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【摘 要】随着大体积混凝土施工技术在房屋建筑是应用日益广泛,所暴露的问题也受到人们的广泛关注,如果不对裂缝的成因进行有效的分析并采取有效的防治措施,将会影响到大体积混凝土构件的安全和正常使用,会产生严重后果,甚至危害人民生命和财产安全,因此,本文就大体积混凝土结构的特点、大体积混凝土的裂缝成因分析及大体积混凝土裂缝的处理进行分析。
【关键词】大体积混凝土;施工中;裂缝分析;防控措施
引言
伴随着施工技术快速发展,大体积混凝土浇筑被广泛用于港口设施的设备基础、沉箱、方块、胸墙、挡土墙及桥梁等,主要原因为水泥在水化时产生的水化热引起混凝土内部温度和表面温度温差,从而导致所浇筑的混凝土在凝固时发生不均匀的裂缝。为此,如何控制混凝土块体因水化热引起的升温、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度,防止混凝土再浇筑时出现相似的裂缝是施工技术的关键问题,我们作为是施工控制人员应该严肃对待。
一、大体积混凝土结构的特点
分析大体积混凝土出现问题的原因,是与自身结构的特点密不可分。具体而言,大体积混凝土的特点有以下几个:大体积混凝土本身的体积较大,结构通常较厚实;在大体积混凝土的浇筑过程中,混凝土的需求量比较大,因此要保证混凝土的结构强度和质量,就需要在施工中更为严格地控制施工缝,尽可能做到一次性浇筑,此外,对于施工后养护的质量要求也更高。一般情况下,大体积混凝土在实际的环境温度大于二十五摄氏度时,就有可能出现裂缝,或者就在凝结的过程中会出现变形,这都是因为大体积混凝土体积大,水化热没有办法有效地排出导致的;所以带大体积混凝土的施工过程中要注意的部分很多,这都需要我们的施工技术人员严格地了解大体积混凝土的结构特点。
二、大体积混凝土的裂缝成因分析
(一)温差裂缝
第一,在大体积混凝土的浇筑前期,由于水泥在水化的过程中会引起水化热,使大体积混凝土自身产生热量。大体积混凝土表面的温度下降稍快,然而内部温度下降稍慢,这会使大体积混凝土内外部形成一个明显的温度梯度。如果内外部温差过大,大体积混凝土构件表面容易产生裂缝。第二,当室外温度过高或温度降低较快,同样地大体积混凝土会造成较大的温度应力,导致裂缝的产生。
(二)收缩裂缝
如果搅拌过程中失水过多会导致大体积混凝土的裂缝。这主要有两个原因:第一,大体积混凝土在强度逐渐增加的过程中,如果一旦内外部水分蒸发的程度不同,容易产生自外向内的干缩变形裂缝。第二,如果水泥火化热较高或水灰比较低,大体积混凝土的泌水过少,混凝土在塑性阶段强度很小,如果一旦出现大风或高温天气,大体积混凝土的表面失水较多,容易导致毛细血管中产生较大的负压,容易产生裂缝。
(三)荷载裂缝
荷载裂缝主要指由于外部荷载的直接应力从而产生的裂缝。在建筑物的结构图设计过程中,计算受力如果与实际受力不同、荷载计算错误、结构刚度不足,都有可能导致直接应力裂缝或者次应力裂缝的产生。
(四)钢筋锈蚀导致的裂缝
大体积混凝土的保护层如果不能满足结构要求或大体积混凝土的质量较差,容易使钢筋受到二氧化碳的侵蚀,使钢筋的氧化膜遭到氧化破坏,这时钢筋中的铁离子与浸湿到钢筋周围的氧气和水发生化学反应,对周边的大体积混凝土产生膨胀应力,致使大体积混凝土沿钢筋的纵向产生裂缝。
(五)施工原材料不合格引起的裂缝
大体积混凝土施工过程中的原材料如砂、石含泥量超标,级配不合格,或者水泥的安定性存在隐患,有可能会严重影响大体积混凝土的强度,导致混凝土开裂。
(六)施工工艺不合格引起的裂缝
大体积混凝土产生裂缝的主要原因之一为施工工艺不合格。一旦在大体积混凝土的施工过程中,不能对大体积混凝土的振捣、拌和、浇筑、运输、养护等过程严格地控制,容易导致大体积混凝土的强度不均匀,从而降低其抗裂能力,产生裂缝。
三、大体积混凝土裂缝的处理
(一)混凝土浇筑方法
混凝土的浇筑按混凝土自然流淌坡度、斜面分层、连续逐层推移、一次到顶的方法进行。混凝土浇筑过程中,每层混凝土初凝前都确保被上层混凝土覆盖,保证上下层浇筑间隔不超过混凝土初凝时间,避免施工裂缝出现。依据设计图纸中的后浇带将整个大底板划分成厚薄、大小不同的区段,每个区段将独立一次浇筑完成。
(二)优化配合比,控制水泥用量
选择合适水泥;减少水泥用量,为减少水泥水化热,降低混凝土的温升值;掺外加剂,提高和易性;严格控制骨料级配和合泥量,杜绝使用海砂;根据工程特点和设计提出要求,由搅拌站进行混凝土试配,通过对比选择保证能够满足设计强度性能的配合比;尽可能利用混凝土的后期强度,有利于减少水泥用量,降低水化热。
(三)进行温度监测,加强养护
混凝土浇筑后,应及时进行养护(保温层材料和厚度待定)。混凝土表面压平后,先在混凝土表面洒水,再覆盖一层塑料薄膜,然后在塑料薄膜上覆盖保温材料进行养护,保温材料夜间要覆盖严密,防止混凝土暴露,对底板面不能连续覆盖的部位,如墙、柱插筋部位、钢柱等采用挂麻袋片、塞聚苯板等方式,尽可能进行覆盖,避免出现“冷桥”现象。混凝土浇筑完成12小时,严禁上人踩踏,浇筑完成24小时内,除检测测温设备及覆盖材料外,不得上人踩踏。大体积混凝土养护采用保温、保湿、自然养护法,根据混凝土温度测量情况适时调整保温层的厚度,如内部温与表面的温差小于15℃时,可以减少表面的覆盖层厚度,以加速散热,如温差大于25℃,就应该及时增加一层或数层麻袋,以保证混凝土安全。
(四)选择合适型号的减水剂,为保证泵送易流程度
掺入适量的粉煤灰可以代替和节约水泥。从混凝土的试块强度来看,粉煤灰的拌和量提高,混凝土的强度会有降低。粉煤灰在混凝土中主要起物理填充作用,加强了凝固效应,增加了混凝土的密实度,较高的改善混凝土的和易度,提高施工性能,减弱混凝土的泌水和离析现象,减少收缩。粉煤灰还能减弱水化热峰值的出现。粉煤灰和减水剂同时掺入混凝土中,可以减少水灰比,减少水泥浆量,提高混凝土的泵送性。
(五)粗细骨料的搭配
粗骨料的选择应当依据最小断面尺寸和泵送管道内径,选择合理的最大粒径,尽量选择较大的粒径。天然连续级配的粗骨料可使混凝土具有较好的可泵性,减少用水量、水泥用量,从而减少水化热。泵送混凝土也宜选用合理砂率,其砂率值较低流动性混凝土适当提高是必要的,但是砂率过大,既会影响混凝土的工作度和强度,也会增大收缩和裂缝。
(六)对钢筋的配置适当的调整
对大体积砼实施应用过程中,还可以通过对钢筋的配置加以调整防止裂缝的发生,这一方法的原理主要就是将温度进行分布传递,这样就能够将大体积砼的内部温度在钢筋的有效配置作用下传递出来,从而达到了内部和外部的温度缩小。具体的步骤就是在钢筋率不发生变化的基础上,将上下皮配筋差异方案在上下错位的分布方式作用下,使得钢筋的直径减少以及间距进行缩短,這样就对混凝土的收缩程度减小了。这一方式还能够将中间部分的热量得到迅速的散发,从而对大体积砼的发生率最大化的降低,这一方法在实际的应用比较广泛。
结束语
总而言之,对大体积砼裂缝的控制要能够解决具体的情况进行,详细的分析裂缝产生的原因,从而针对性的加以解决。根据实践能够得知,针对大体积砼的裂缝问题要从设计以及施工的工艺和材料的选择等方面得到重视才能够真正的将这一问题得到有效解决。解决问题时要能够充分的考虑各因素的影响,只有如此才能够最大程度的将大体积砼裂缝得到控制。
参考文献:
[1]王晗.筏板基础大体积混凝土施工裂缝控制研究[D].大连理工大学,2013.
[2]杨林.筏板基础大体积混凝土施工技术研究[D].郑州大学,2013.
[3]杨和礼.原材料对基础大体积混凝土裂缝的影响与控制[D].武汉大学,2004.
[4]刘洋.大体积混凝土温度裂缝控制机理及有限元仿真分析[D].安徽理工大学,2014.
[5]才素平.大体积混凝土施工技术及其应用[D].西安建筑科技大学,2009.
【关键词】大体积混凝土;施工中;裂缝分析;防控措施
引言
伴随着施工技术快速发展,大体积混凝土浇筑被广泛用于港口设施的设备基础、沉箱、方块、胸墙、挡土墙及桥梁等,主要原因为水泥在水化时产生的水化热引起混凝土内部温度和表面温度温差,从而导致所浇筑的混凝土在凝固时发生不均匀的裂缝。为此,如何控制混凝土块体因水化热引起的升温、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度,防止混凝土再浇筑时出现相似的裂缝是施工技术的关键问题,我们作为是施工控制人员应该严肃对待。
一、大体积混凝土结构的特点
分析大体积混凝土出现问题的原因,是与自身结构的特点密不可分。具体而言,大体积混凝土的特点有以下几个:大体积混凝土本身的体积较大,结构通常较厚实;在大体积混凝土的浇筑过程中,混凝土的需求量比较大,因此要保证混凝土的结构强度和质量,就需要在施工中更为严格地控制施工缝,尽可能做到一次性浇筑,此外,对于施工后养护的质量要求也更高。一般情况下,大体积混凝土在实际的环境温度大于二十五摄氏度时,就有可能出现裂缝,或者就在凝结的过程中会出现变形,这都是因为大体积混凝土体积大,水化热没有办法有效地排出导致的;所以带大体积混凝土的施工过程中要注意的部分很多,这都需要我们的施工技术人员严格地了解大体积混凝土的结构特点。
二、大体积混凝土的裂缝成因分析
(一)温差裂缝
第一,在大体积混凝土的浇筑前期,由于水泥在水化的过程中会引起水化热,使大体积混凝土自身产生热量。大体积混凝土表面的温度下降稍快,然而内部温度下降稍慢,这会使大体积混凝土内外部形成一个明显的温度梯度。如果内外部温差过大,大体积混凝土构件表面容易产生裂缝。第二,当室外温度过高或温度降低较快,同样地大体积混凝土会造成较大的温度应力,导致裂缝的产生。
(二)收缩裂缝
如果搅拌过程中失水过多会导致大体积混凝土的裂缝。这主要有两个原因:第一,大体积混凝土在强度逐渐增加的过程中,如果一旦内外部水分蒸发的程度不同,容易产生自外向内的干缩变形裂缝。第二,如果水泥火化热较高或水灰比较低,大体积混凝土的泌水过少,混凝土在塑性阶段强度很小,如果一旦出现大风或高温天气,大体积混凝土的表面失水较多,容易导致毛细血管中产生较大的负压,容易产生裂缝。
(三)荷载裂缝
荷载裂缝主要指由于外部荷载的直接应力从而产生的裂缝。在建筑物的结构图设计过程中,计算受力如果与实际受力不同、荷载计算错误、结构刚度不足,都有可能导致直接应力裂缝或者次应力裂缝的产生。
(四)钢筋锈蚀导致的裂缝
大体积混凝土的保护层如果不能满足结构要求或大体积混凝土的质量较差,容易使钢筋受到二氧化碳的侵蚀,使钢筋的氧化膜遭到氧化破坏,这时钢筋中的铁离子与浸湿到钢筋周围的氧气和水发生化学反应,对周边的大体积混凝土产生膨胀应力,致使大体积混凝土沿钢筋的纵向产生裂缝。
(五)施工原材料不合格引起的裂缝
大体积混凝土施工过程中的原材料如砂、石含泥量超标,级配不合格,或者水泥的安定性存在隐患,有可能会严重影响大体积混凝土的强度,导致混凝土开裂。
(六)施工工艺不合格引起的裂缝
大体积混凝土产生裂缝的主要原因之一为施工工艺不合格。一旦在大体积混凝土的施工过程中,不能对大体积混凝土的振捣、拌和、浇筑、运输、养护等过程严格地控制,容易导致大体积混凝土的强度不均匀,从而降低其抗裂能力,产生裂缝。
三、大体积混凝土裂缝的处理
(一)混凝土浇筑方法
混凝土的浇筑按混凝土自然流淌坡度、斜面分层、连续逐层推移、一次到顶的方法进行。混凝土浇筑过程中,每层混凝土初凝前都确保被上层混凝土覆盖,保证上下层浇筑间隔不超过混凝土初凝时间,避免施工裂缝出现。依据设计图纸中的后浇带将整个大底板划分成厚薄、大小不同的区段,每个区段将独立一次浇筑完成。
(二)优化配合比,控制水泥用量
选择合适水泥;减少水泥用量,为减少水泥水化热,降低混凝土的温升值;掺外加剂,提高和易性;严格控制骨料级配和合泥量,杜绝使用海砂;根据工程特点和设计提出要求,由搅拌站进行混凝土试配,通过对比选择保证能够满足设计强度性能的配合比;尽可能利用混凝土的后期强度,有利于减少水泥用量,降低水化热。
(三)进行温度监测,加强养护
混凝土浇筑后,应及时进行养护(保温层材料和厚度待定)。混凝土表面压平后,先在混凝土表面洒水,再覆盖一层塑料薄膜,然后在塑料薄膜上覆盖保温材料进行养护,保温材料夜间要覆盖严密,防止混凝土暴露,对底板面不能连续覆盖的部位,如墙、柱插筋部位、钢柱等采用挂麻袋片、塞聚苯板等方式,尽可能进行覆盖,避免出现“冷桥”现象。混凝土浇筑完成12小时,严禁上人踩踏,浇筑完成24小时内,除检测测温设备及覆盖材料外,不得上人踩踏。大体积混凝土养护采用保温、保湿、自然养护法,根据混凝土温度测量情况适时调整保温层的厚度,如内部温与表面的温差小于15℃时,可以减少表面的覆盖层厚度,以加速散热,如温差大于25℃,就应该及时增加一层或数层麻袋,以保证混凝土安全。
(四)选择合适型号的减水剂,为保证泵送易流程度
掺入适量的粉煤灰可以代替和节约水泥。从混凝土的试块强度来看,粉煤灰的拌和量提高,混凝土的强度会有降低。粉煤灰在混凝土中主要起物理填充作用,加强了凝固效应,增加了混凝土的密实度,较高的改善混凝土的和易度,提高施工性能,减弱混凝土的泌水和离析现象,减少收缩。粉煤灰还能减弱水化热峰值的出现。粉煤灰和减水剂同时掺入混凝土中,可以减少水灰比,减少水泥浆量,提高混凝土的泵送性。
(五)粗细骨料的搭配
粗骨料的选择应当依据最小断面尺寸和泵送管道内径,选择合理的最大粒径,尽量选择较大的粒径。天然连续级配的粗骨料可使混凝土具有较好的可泵性,减少用水量、水泥用量,从而减少水化热。泵送混凝土也宜选用合理砂率,其砂率值较低流动性混凝土适当提高是必要的,但是砂率过大,既会影响混凝土的工作度和强度,也会增大收缩和裂缝。
(六)对钢筋的配置适当的调整
对大体积砼实施应用过程中,还可以通过对钢筋的配置加以调整防止裂缝的发生,这一方法的原理主要就是将温度进行分布传递,这样就能够将大体积砼的内部温度在钢筋的有效配置作用下传递出来,从而达到了内部和外部的温度缩小。具体的步骤就是在钢筋率不发生变化的基础上,将上下皮配筋差异方案在上下错位的分布方式作用下,使得钢筋的直径减少以及间距进行缩短,這样就对混凝土的收缩程度减小了。这一方式还能够将中间部分的热量得到迅速的散发,从而对大体积砼的发生率最大化的降低,这一方法在实际的应用比较广泛。
结束语
总而言之,对大体积砼裂缝的控制要能够解决具体的情况进行,详细的分析裂缝产生的原因,从而针对性的加以解决。根据实践能够得知,针对大体积砼的裂缝问题要从设计以及施工的工艺和材料的选择等方面得到重视才能够真正的将这一问题得到有效解决。解决问题时要能够充分的考虑各因素的影响,只有如此才能够最大程度的将大体积砼裂缝得到控制。
参考文献:
[1]王晗.筏板基础大体积混凝土施工裂缝控制研究[D].大连理工大学,2013.
[2]杨林.筏板基础大体积混凝土施工技术研究[D].郑州大学,2013.
[3]杨和礼.原材料对基础大体积混凝土裂缝的影响与控制[D].武汉大学,2004.
[4]刘洋.大体积混凝土温度裂缝控制机理及有限元仿真分析[D].安徽理工大学,2014.
[5]才素平.大体积混凝土施工技术及其应用[D].西安建筑科技大学,2009.