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          大體積混凝土裂縫產生的原因與防治措施淺析

          學術期刊發表網 位置:理工論文 時間:2021-01-07 09:26 (12)

          摘要:摘要:本文結合工程施工實踐, 重點對大體積混凝土裂縫成因及防治措施進行了探討, 并從原材料、施工和養護三個方面闡述了防治砼裂縫的一般方法。 關鍵詞:大體積砼; 特性; 裂縫

            摘要:本文結合工程施工實踐, 重點對大體積混凝土裂縫成因及防治措施進行了探討, 并從原材料、施工和養護三個方面闡述了防治砼裂縫的一般方法。

            關鍵詞:大體積砼; 特性; 裂縫; 原因; 防治措施;

          大體積混凝土裂縫產生的原因與防治措施淺析

            大體積混凝土是指“結構斷面最小厚度在80㎝以上, 同時水化熱引起混凝土內部的最高溫度與外界氣溫之差預計超過25°C的混凝土” (日本建筑學會 (JASS5) 的規定) 。在國內, 一般把混凝土結構物中實體最小尺寸≥1m部位所用的混凝土稱為大型混凝土, 其主要特點是混凝土用量多、分區施工且單位較大、結構截面大、內部熱量不易散發。這些特點導致大體積混凝土施工中, 普遍會遇到裂縫控制問題。如何控制混凝土裂縫, 確保澆筑質量, 成為大體積混凝土施工中的一個重要問題。作者結合施工實踐, 對大體積混凝土裂縫成因及防治措施進行探討。

            1 裂縫產生原因

            砼產生裂縫, 主要是因為非受力變形引起的, 分為混凝土體積收縮引起的裂縫和溫度應力引起的裂縫。本文重點討論溫度裂縫。溫度裂縫主要是由于混凝土結構內外溫差過大造成的。

            1.1 混凝土產生溫差的主要情形

            (1) 澆筑初期, 混凝土內部產生的大量水化熱難以散發, 導致其內部溫度迅速上升, 但其表面溫度還是環境溫度, 由此產生內外溫差。當這種溫差在混凝土初凝時產生的拉應力超過混凝土自身的抗拉強度時, 就會形成裂縫。 (2) 拆模前后, 混凝土表面溫度很快降低, 這種溫度陡降也會產生裂縫。 (3) 當混凝土內部溫度達到最高后, 熱量逐漸散發, 達到最低溫度或使用溫度時, 也會形成溫差, 產生裂縫。

            1.2 施工中造成裂縫的原因

            (1) 原材料方面:水泥等級或品種選用不當、水泥存放時間長、因受潮產生凝結、非正常膨脹、水化熱過高;粗細骨料級配不良、含泥量大、骨料表面含堿;摻合料比例過大、細度未達標;外加劑摻量選擇不當、與水泥或摻合料的相容性不好;水泥用量和用水量過大、砂率和水灰比選擇不當。 (2) 施工控制方面:原材料、外摻合料、外加劑稱量不準;攪拌時間過長或不足、振搗或插入不當、拌合物不均勻、任意加水;運輸停置時間長;連續澆筑時間過長、澆筑順序不當、入模速度過快、攤鋪分層過厚, 振搗不及時、過振或漏振、施工縫處理不當;養護不到位、未及時覆蓋保濕或保溫、早期失水補充不及時等。 (3) 設計方面:存在結構斷面突變、鋼筋配置過少或過多、未充分考慮混凝土的收縮變形、混凝土強度等級過高、荷載收縮等因素。

            2 大體積砼裂縫的主要防治措施

            大體積砼裂縫的防治主要應從原材料、施工、設計三個方面采取措施。

            2.1 原材料方面

            2.1.1 合理選擇水泥

            水化熱是產生大體積混凝土的溫差的主要原因, 為減小溫差, 就應該選擇早期水化熱低和安定性好的水泥。工程實踐中, 一般選擇低熱礦渣水泥和中熱硅酸鹽水泥。同時, 水泥的細度也會影響水化熱的放熱速率。所以, 在保證水泥活性的情況下, 要盡可能使水泥的細度減小。研究表明:表面積每增加100cm/g, 1d的水化熱增加17J/g~21J/g, 7d和20d均增加4J/g~12J/g。

            2.1.2 摻加粉煤灰

            為降低水化熱, 提高和易性, 同時減少水泥用量, 通??梢栽谒嘀袚饺氩糠址勖夯?。其作用是: (1) 粉煤灰中的硅鋁氧化物能夠與水泥中的水化產物產生二次反應, 降低砼的熱脹; (2) 粉煤灰的火山灰反應能改善砼內部的孔結構, 降低總的孔隙率, 孔結構進一步細化, 分布更加合理, 使得硬化后的混凝土更加致密, 收縮值也相應減少。但粉煤灰的比重小于水泥, 振搗中容易浮在表面, 導致表面摻合料較多, 強度降低, 容易形成塑性收縮裂縫。所以, 在實際施工中, 應根據具體情況確定粉煤灰的摻量。

            2.1.3 選擇合適的粗、細骨料

            (1) 粗骨料。在粗骨料選擇時, 應盡量選擇粒徑大的, 因為粒徑越大, 級配越好, 孔隙率就越小, 總表面積也越小, 這樣水泥砂漿的用量也越小, 水化熱隨之降低, 對防止裂縫十分有利。 (2) 細骨料。在細骨料選擇時, 宜選用中粗砂和級配良好的中砂, 最好選用干凈的中粗砂。因為中粗砂孔隙率較小, 總表面積也小, 砼澆筑時水泥用量和用水量可以減少, 水化熱會降低, 裂縫就會減少。同時, 要將砂子的含泥量控制在3%以下, 因為含泥量越大, 收縮變形也就越大, 裂縫就會越嚴重。

            2.1.4 加入外加劑

            加入外加劑能降低混凝土收縮開裂的機會。在此主要介紹減水劑、引氣劑及緩凝劑三種。

            (1) 減水劑。減水劑的作用主要是改善混凝土的和易性, 降低水灰比, 提高混凝土強度, 或在保持混凝土強度的情況下減少水泥用量。使用減水劑可使用水量減少25%、水泥用量減少15%, 減少的體積用骨料補充。水灰比是影響混凝土收縮的重要因素, 因此水灰比降低、水泥用量減少對防止混凝土開裂十分有利。此外, 減水防裂劑還能提高混凝土的抗拉強度, 從而大幅度提高混凝土的抗裂性能。 (2) 引氣劑。引氣劑的作用主要是改善混凝土的可泵性、和易性, 提高混凝土的耐久性, 從而能在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。 (3) 緩凝劑。緩凝劑主要有兩大作用:一是可以延緩混凝土放熱峰值出現的時間, 減小裂縫出現的機率;二是能夠改善和易性, 減少運輸過程中的塌落度損失。外加劑雖然對防止混凝土裂縫有利, 但不能摻量過大, 否則就會產生負面影響。GB8076~1977中規定:摻有外加劑的混凝土28d的收縮比不得大于135%, 即以基準混凝土相比, 摻有外加劑的混凝土收縮比不得大于35%。

            2.2 施工方法控制

            2.2.1 混凝土的拌制

            混凝土拌制的過程中, 必須準確計量、嚴格控制原材料, 同時控制好混凝土出機口的塌落度, 使混凝土拌合物出機口的溫度盡量降低, 新拌混凝土的溫度一般控制在6℃左右。降低混凝土拌合物的溫度, 有兩種措施:一是利用冷風對拌和物進行降溫冷卻, 二是通過加冰拌合的方式。

            2.2.2 混凝土澆注、拆模

            (1) 澆注方法控制。澆注過程中要求進行分段分層澆注、分層流水振搗, 這樣可加快混凝土水化熱能的散失??赏ㄟ^二次振搗的方式, 增加密實度, 提高抗裂能力。同時要保證上層混凝土在下層初凝前結合緊密。澆筑過程中, 還要合理地分縫、分塊, 避免基礎起伏過大、高差過大和側面長期暴露。當大體積混凝土的平面尺寸較大時, 可適當設置后澆縫, 這樣可將外約束力和溫度應力減小, 也有利于混凝土內部溫度的降低。澆注完畢后, 要將混凝土表面壓實、抹平, 防止表面產生裂縫。 (2) 拆模時間控制。在實際溫度養護條件下, 混凝土拆模的條件是:強度達到設計強度的75%以上, 中心與表面最低溫度控制在25℃以內, 拆模后砼表面溫降不超過9℃。澆筑初期, 水化熱散發會使混凝土表面產生較大的拉應力, 且溫度較高, 若此時將模板拆除, 會使其表面溫度驟降, 引起溫度梯度, 在其表面形成一個拉應力, 與水化熱產生的應力相疊加, 再由于混凝土的干縮, 導致表面拉應力數值較大, 就有可能產生裂縫。

            2.2.3 養護

            (1) 灑水養護?;炷翝沧⑼戤吅? 應及時進行灑水養護, 這樣可以使混凝土表面保持濕潤, 既可減少外界高溫倒罐, 又能防止產生干縮裂縫, 促進砼強度的穩定增長。澆注完畢后12至18小時內應立即開始養護, 連續養護時間不少于28天或設計齡期。

            (2) 通水冷卻。若在高溫季節進行混凝土澆注施工, 則應在初期采用通制冷水的方式降低其最高溫度峰值。但是通水時間不宜過長, 以免造成降溫幅度過大而引起較大的溫度應力。夏末秋初時, 還應進行中期通水冷卻, 以削減內外溫差。中期通水時長一般在兩個月左右。后期可采用通河水和通制冷水相結合的方式, 使混凝土柱狀塊達到接縫灌漿。

            (3) 表面隔熱保護。砼澆注后, 由于其內部溫度較表面散熱快, 內外溫差使其表面收縮受內部約束而產生拉應力, 但這種拉應力較小, 一般不會超過砼的抗拉強度產生裂縫。但此時過分通風散熱或受到冷空氣的襲擊, 導致其內外溫差過大, 就很容易產生裂縫。所以在混凝土拆模后, 應立即采取措施對其表面進行保護。

            大體積砼裂縫預防和控制是一項系統工程, 需要在工程施工中合理配料、科學施工、改進工藝、加強養護, 從而減少裂縫的產生, 最大限度確?;炷临|量。

            參考文獻

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            [2]馮乃謙.實用混凝土大全[M].北京:科學出版社, 2001.

            [3]尤啟俊.外加劑對混凝土收縮抗裂性能的影響.混凝土, 2004.

            [4]王海軍.大體積砼溫度和收縮裂縫控制措施[J].山西建筑, 2006.05.

            [5]莊宇.淺析大體積砼施工裂縫控制[J].佳木斯大學, 2006.03.

            [6]江志強.大體積砼測溫及溫度裂縫控制實踐[J].福建建設科技, 2006.

            作者:孫靜

            相關期刊推薦:《科技風》是經國家新聞出版總署批準,河北省科學技術協會主管,河北省科技咨詢服務中心主辦的國內公開發行的大型綜合類科技期刊。國內統一刊號:CN13-1322/N;國際標準刊號:ISSN1671-7341,郵發代號:18-38,半月刊標準大16K開本。


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