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大体积混凝土湿度裂缝产生的原因及控制对策

信息来源:hunningtu.biz  时间:2009-05-18  浏览次数:124

  摘要:本文针对大体积混凝土的性质特点,分析产生温度裂缝的原因,根据施工经验提出了一些有效的控制对策。
  关键词:大体积混凝土;温度裂缝;产生原因;控制对策
  随着我国国民经济的发展,国家综合实力的壮大,以及工业化进程发展需要,一些大型混凝土结构物越来越多的呈现在了我们的祖国大地上,这些大型钢筋混凝土在施工中的裂缝如果处理不好会严重影响工程质量,造成许多经济、社会和环境问题。开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题,裂缝一旦形成,特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位,危害极大,它会降低结构的耐久性,削弱构件的承载力,同时会可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂,是一个值得关注的问题
  大体积混凝土开裂后,其性能与原状混凝土性能相差很大,尤其是对耐久性(渗透性)的影响更大,而混凝土渗透反过来又会加速和促使混凝土的进一步恶化,严重影响结构的长期安全和耐久运行。大体积混凝土结构的施工技术和施工组织都较复杂,施工时应十分慎重,否则易出现质量事故,造成不必要的损失。组织大体积混凝土结构施工,在模板、钢筋和混凝土工程方面有许多技术问题要逐个解决。为此,笔者结合近几年来在大体积混凝土施工中的一些浅薄的经验和工程技术人员交流。
  一、大体积混凝土的特点
  混凝土结构以其材料廉价物美、施工方便、承载力大、可装饰强的特点,日益受到人们的欢迎,于是大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。所谓大体积混凝土,一般理解为尺寸较大的混凝土。大体积混凝土是指混凝土结构中实体最小尺度大于或等于1m3部位所用的混凝土。其特点是:结构厚实,混凝土量大,工程条件复杂(一般都是地下现浇钢筋混凝土结构),施工技术要求高,水泥水化热较大(预计超过25度),易使结构物产生温度变形。大体混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外,对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大,约束作用所产生的温度力也愈大,如采取控制温度措施不当,温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时,则易产生裂缝。
  二、大体积混凝土裂缝产生的原因
  裂缝产生的原因可分为两类:一是结构型裂缝,是由外荷载引起的,包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝,是由非受力变形变化引起的,主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。
  大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝,是其内部矛盾发展的结果。一方面温度变化引起的应力和应变;另一方面是混凝土自身的强度和抵抗变形的能力。混凝土温度变化产生的变形受到混凝土内部或外部的约束后,将会产生很大的压力,一旦温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度时,即会出现裂缝。水泥在水化过程中要发出一定的热量,而大体积混凝土结构物一般断层较厚,水泥发生的热量聚集在结构物内部不易散失。通过平常施工中的测试和试验对比,水泥水化热产生的温度,在水利工程中一般为15℃-25℃,而在建筑桥梁工程中一般为20℃-30℃,由于混凝土的导热性能较差,浇筑初期混凝土的强度和和弹性模型量都很低,对水化热引起的及聚温度约束也就愈来愈大,以致产生很大的拉应力。在大体积混凝土施工中,一定要考虑温度应力的影响,并设法降低混凝土内部的最高温度,减小其内外温差。
  其实大体积混凝土裂缝产生的原因是多方面的,其影响因素还包括水泥品种、用量、掺合料、化学添加剂,施工工艺,环境温度,骨料温度,养护条件等等。
  三、大体积混凝土,温度裂缝的控制对策
  大量的研究表明,大体积混凝土结构物中的温度裂缝是不可避免的,重要的是采用合理的措施来防治和控制裂缝产生和发展,防止大体积混凝土出现温度裂缝主要从两个方面注意控制:一方面应从控制温度,改善约束力方面控制,即以减小温度应力着手;另一方面应尽可能设法提高混凝土抗裂能力,改善混凝土自身性能,但这些措施不是孤立的,而是相互联系、相互制约,必须结合实施现场实际情况,全面考虑,合理利用,综合控制大体积混凝土温度裂缝。
  (一)合理选择原材料,优化混凝土的配合化。选择混凝土原材料,优化混凝土配合比的目的就是让混凝土具有较强的抗裂能力,具体来说就是要求混凝土的绝对水化热温升较小,抗拉强度较大,极限拉伸变形能力较大,热强比较小,自生体积变形最好是微膨胀,至少是低收缩。根据工程试验施工中的国内外经验表明,大体积混凝土所用材料应符合下列要求:一是水泥品种及数量要求,水泥应选用水化热低,凝结时间较长的建筑水泥,优先选用中热性能的硅酸水和低热矿渣水泥,同时还要适当降低水泥的用量,掺加一些混合料,例如粉煤灰和减水剂等,以便进一步综合降低水化热,推迟其水化热温峰出现时间。二是精心设计,调整混凝土的骨料粒径和级配,如尽可能采用大的粗骨料,细骨料宜采取中砂,,并保持连续级配。骨料的粒经大,骨料的空障率和表面积越小,混凝土水泥浆及水泥用量就越小,细骨料选用中粗砂,在保证混凝土强度及流动条件下,全量节省水泥,降低混凝土热温升。三是外加剂宜用缓凝剂,减收剂,采用缓凝剂,减收剂有利于抑制水泥水化作用,可降低温升,有利于防止裂缝产生,同时可以延迟水化热释放速度,降低热峰。
  (二)合理对温度进行控制。对大体积混凝土主要控制入模温度,最高温度和养护温度。一是对大体积混凝土入模温度的控制取决于各种原材料的初始湿度,主要方法是施工时要适当加冷水拌合、骨料、水泥。选用外界气温较低时浇筑混凝土。二是最高温度控制。在混凝土内预埋水管,利用冷却水管内水的流通制冷来带走和吸收混凝土内部积聚的水泥水化热,消减浇筑层水化热的温升。三是养护温度的控制。大体积混凝土的裂缝,特别是表面裂缝,主要是由于混凝土中产生的温度梯度产生的。为了使大体积混凝土的内外温差降低,可采用保温法,使混凝土内外温差不宜过大,常的方法和保温材料有模板、草袋、温砂、锯末等要采用表面及四周保温措施,而且时间不少于28天。
  (三)采用分层、分段、分缝浇筑,大体积混凝土浇筑方案应根据整体连续性浇筑的要求,结构物的整体大小,钢筋疏密,混凝土运输供应条件等具体情况确定。一是分面、分层浇筑,做到第一层全面浇筑完毕后,在第一层混凝土还未初凝时在开始浇筑第二层,如此逐层进行,直至浇筑完成。这种施工方案适用于结构物厚度和体积大的工程,浇筑时宜从结构物的短边开始,沿长边推进。二是分段分层浇筑,混凝土浇筑时,可分为两段,从中间向两段或从两端向中间同时推进,这种方案适用于结构物厚度不大,而长度较长的大体积混泥土工程。
  (四)采用先进的施工工艺,合理组织施工。在加强混凝土质量控制的同时,应积极推广新技术、新材料和新工艺的应用。同时还要在施工过程中针对施工现场情况,周围环境,天气气温及变化情况,精心安排混凝土一天时间中最有利的施工时间,并总结应用降温和保湿方法,从材料质量、施工技术,环境等方面采取措施,综合治理,控制大体积混凝土裂缝,使结构工程、经济、合理、安全、实用、可靠。
  对于混凝土裂缝,应以预防为主,为此需要精心设计、施工,掌握住它的基本知识,并根据实际采取有较措施,会使施工质量得到很好的保证。以上各项技术措施并不是孤立的,而是相互联系、相互制约的,设计和施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用,才能起到良好的效果。坚持严谨的施工组织管理,完全控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝的发生。
  参考文献:
  [1]古伟明,谈如何调节土的压实[J].山西建筑,2007,3
  [2]汪军,大体积混凝土施工中的温度裂缝控制对策[J],北京出版社,2006,11  摘要:本文针对大体积混凝土的性质特点,分析产生温度裂缝的原因,根据施工经验提出了一些有效的控制对策。
  关键词:大体积混凝土;温度裂缝;产生原因;控制对策
  随着我国国民经济的发展,国家综合实力的壮大,以及工业化进程发展需要,一些大型混凝土结构物越来越多的呈现在了我们的祖国大地上,这些大型钢筋混凝土在施工中的裂缝如果处理不好会严重影响工程质量,造成许多经济、社会和环境问题。开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题,裂缝一旦形成,特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位,危害极大,它会降低结构的耐久性,削弱构件的承载力,同时会可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂,是一个值得关注的问题
  大体积混凝土开裂后,其性能与原状混凝土性能相差很大,尤其是对耐久性(渗透性)的影响更大,而混凝土渗透反过来又会加速和促使混凝土的进一步恶化,严重影响结构的长期安全和耐久运行。大体积混凝土结构的施工技术和施工组织都较复杂,施工时应十分慎重,否则易出现质量事故,造成不必要的损失。组织大体积混凝土结构施工,在模板、钢筋和混凝土工程方面有许多技术问题要逐个解决。为此,笔者结合近几年来在大体积混凝土施工中的一些浅薄的经验和工程技术人员交流。
  一、大体积混凝土的特点
  混凝土结构以其材料廉价物美、施工方便、承载力大、可装饰强的特点,日益受到人们的欢迎,于是大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。所谓大体积混凝土,一般理解为尺寸较大的混凝土。大体积混凝土是指混凝土结构中实体最小尺度大于或等于1m3部位所用的混凝土。其特点是:结构厚实,混凝土量大,工程条件复杂(一般都是地下现浇钢筋混凝土结构),施工技术要求高,水泥水化热较大(预计超过25度),易使结构物产生温度变形。大体混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外,对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大,约束作用所产生的温度力也愈大,如采取控制温度措施不当,温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时,则易产生裂缝。
  二、大体积混凝土裂缝产生的原因
  裂缝产生的原因可分为两类:一是结构型裂缝,是由外荷载引起的,包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝,是由非受力变形变化引起的,主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。
  大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝,是其内部矛盾发展的结果。一方面温度变化引起的应力和应变;另一方面是混凝土自身的强度和抵抗变形的能力。混凝土温度变化产生的变形受到混凝土内部或外部的约束后,将会产生很大的压力,一旦温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度时,即会出现裂缝。水泥在水化过程中要发出一定的热量,而大体积混凝土结构物一般断层较厚,水泥发生的热量聚集在结构物内部不易散失。通过平常施工中的测试和试验对比,水泥水化热产生的温度,在水利工程中一般为15℃-25℃,而在建筑桥梁工程中一般为20℃-30℃,由于混凝土的导热性能较差,浇筑初期混凝土的强度和和弹性模型量都很低,对水化热引起的及聚温度约束也就愈来愈大,以致产生很大的拉应力。在大体积混凝土施工中,一定要考虑温度应力的影响,并设法降低混凝土内部的最高温度,减小其内外温差。
  其实大体积混凝土裂缝产生的原因是多方面的,其影响因素还包括水泥品种、用量、掺合料、化学添加剂,施工工艺,环境温度,骨料温度,养护条件等等。
  三、大体积混凝土,温度裂缝的控制对策
  大量的研究表明,大体积混凝土结构物中的温度裂缝是不可避免的,重要的是采用合理的措施来防治和控制裂缝产生和发展,防止大体积混凝土出现温度裂缝主要从两个方面注意控制:一方面应从控制温度,改善约束力方面控制,即以减小温度应力着手;另一方面应尽可能设法提高混凝土抗裂能力,改善混凝土自身性能,但这些措施不是孤立的,而是相互联系、相互制约,必须结合实施现场实际情况,全面考虑,合理利用,综合控制大体积混凝土温度裂缝。
  (一)合理选择原材料,优化混凝土的配合化。选择混凝土原材料,优化混凝土配合比的目的就是让混凝土具有较强的抗裂能力,具体来说就是要求混凝土的绝对水化热温升较小,抗拉强度较大,极限拉伸变形能力较大,热强比较小,自生体积变形最好是微膨胀,至少是低收缩。根据工程试验施工中的国内外经验表明,大体积混凝土所用材料应符合下列要求:一是水泥品种及数量要求,水泥应选用水化热低,凝结时间较长的建筑水泥,优先选用中热性能的硅酸水和低热矿渣水泥,同时还要适当降低水泥的用量,掺加一些混合料,例如粉煤灰和减水剂等,以便进一步综合降低水化热,推迟其水化热温峰出现时间。二是精心设计,调整混凝土的骨料粒径和级配,如尽可能采用大的粗骨料,细骨料宜采取中砂,,并保持连续级配。骨料的粒经大,骨料的空障率和表面积越小,混凝土水泥浆及水泥用量就越小,细骨料选用中粗砂,在保证混凝土强度及流动条件下,全量节省水泥,降低混凝土热温升。三是外加剂宜用缓凝剂,减收剂,采用缓凝剂,减收剂有利于抑制水泥水化作用,可降低温升,有利于防止裂缝产生,同时可以延迟水化热释放速度,降低热峰。
  (二)合理对温度进行控制。对大体积混凝土主要控制入模温度,最高温度和养护温度。一是对大体积混凝土入模温度的控制取决于各种原材料的初始湿度,主要方法是施工时要适当加冷水拌合、骨料、水泥。选用外界气温较低时浇筑混凝土。二是最高温度控制。在混凝土内预埋水管,利用冷却水管内水的流通制冷来带走和吸收混凝土内部积聚的水泥水化热,消减浇筑层水化热的温升。三是养护温度的控制。大体积混凝土的裂缝,特别是表面裂缝,主要是由于混凝土中产生的温度梯度产生的。为了使大体积混凝土的内外温差降低,可采用保温法,使混凝土内外温差不宜过大,常的方法和保温材料有模板、草袋、温砂、锯末等要采用表面及四周保温措施,而且时间不少于28天。
  (三)采用分层、分段、分缝浇筑,大体积混凝土浇筑方案应根据整体连续性浇筑的要求,结构物的整体大小,钢筋疏密,混凝土运输供应条件等具体情况确定。一是分面、分层浇筑,做到第一层全面浇筑完毕后,在第一层混凝土还未初凝时在开始浇筑第二层,如此逐层进行,直至浇筑完成。这种施工方案适用于结构物厚度和体积大的工程,浇筑时宜从结构物的短边开始,沿长边推进。二是分段分层浇筑,混凝土浇筑时,可分为两段,从中间向两段或从两端向中间同时推进,这种方案适用于结构物厚度不大,而长度较长的大体积混泥土工程。
  (四)采用先进的施工工艺,合理组织施工。在加强混凝土质量控制的同时,应积极推广新技术、新材料和新工艺的应用。同时还要在施工过程中针对施工现场情况,周围环境,天气气温及变化情况,精心安排混凝土一天时间中最有利的施工时间,并总结应用降温和保湿方法,从材料质量、施工技术,环境等方面采取措施,综合治理,控制大体积混凝土裂缝,使结构工程、经济、合理、安全、实用、可靠。
  对于混凝土裂缝,应以预防为主,为此需要精心设计、施工,掌握住它的基本知识,并根据实际采取有较措施,会使施工质量得到很好的保证。以上各项技术措施并不是孤立的,而是相互联系、相互制约的,设计和施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用,才能起到良好的效果。坚持严谨的施工组织管理,完全控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝的发生。
  参考文献:
  [1]古伟明,谈如何调节土的压实[J].山西建筑,2007,3
  [2]汪军,大体积混凝土施工中的温度裂缝控制对策[J],北京出版社,2006,11

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