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摘要:现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大,一般实体最小尺寸大于或等于1m,它的表面系数比较小,水泥水化热释放比较集中,内部升温比较快。混凝土内外温差较大时,会使混凝土产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它,来保证施工的质量,为此本文根据作者的实践经验对该问题进行了分析,对相应的措施进行了分析和研究,希望能给相关人员提供参考。
关键词:大体积混凝土;裂缝控制;温度;施工
中图分类号:TV331文献标识码: A
1、引言
城市化的飞速发展带动了建筑工程的发展,一些新的施工技术也不断的应用到了新型建筑之中,现实中最为常见的就是大体积混凝土的应用。而大体积混凝土在实际施工中存在主要问题就是混凝土裂缝。
大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同,分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面,可能破坏结构的整体性和稳定性,其危害性是较严重的;而深层裂缝部分地切断了结构断面,也有一定危害性;表面裂缝一般危害性较小。但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全,它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm;处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm。
2、裂缝原因分析
1、水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热,实际上内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初3~5天。
2、外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差,这对大体积混凝土是极为不利的。
温度应力是由于温差引起温度变形造成的;温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60~65℃,并且有较长的延续时间。因此,应采取温度控制措施,防止混凝土内外温差引起的温度应力。
3、混凝土的收缩
混凝土中约20℅的水分是水泥硬化所必须的,而约80℅的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。影响混凝土收缩,主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺(特别是养护条件)等。
3、控制质量的措施
对工程的质量控制有很多种,但主要集中在材料的选用和施工技术的应用上面。建筑材料很大程度上就决定了整个控制的难易程度,是整个控制过程的基础部分。而施工技术的好坏对整个质量影响也是非常大的,两者缺一不可。
3.1 材料的选择
大体积混凝土所选用的原材料应注意以下几点:
(1)粗骨料宜采用连续级配,细骨料宜采用中砂。
(2)外加剂宜采用缓凝剂、减水剂;掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等。
(3)大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下,应提高掺合料及骨料的含量,以降低单方混凝土的水泥用量。
(4)水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥,优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。但是,水化热低的矿渣水泥的析水性比其它水泥大,在浇筑层表面有大量水析出。这种泌水现象,不仅影响施工速度,同时影响施工质量。因析出的水聚集在上下两浇筑层表面间,使混凝土水灰比改变,而在掏水时又带走了一些砂浆,这样便形成了一层含水量多的夹层,破坏了混凝土的粘结力和整体性。混凝土泌水量的大小与用水量有关,用水量多,泌水量大;且与温度高低有关,水完全析出的时间随温度的提高而缩短;此外,还与水泥的成分和细度有关。所以,在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种,并应在混凝土中掺入减水剂,以降低用水量。在施工中,应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处,用振捣器振实后,再继续浇筑上一层混凝土。
3.2 大体积混凝土的施工技术
材料的应用对大体积混凝土的温控影响较大,但是在实际的施工过程中,采用先进的技术能更好的做好对温升的控制。
(1)分层连续性浇筑
分层连续浇筑法是目前做常用的大体积混凝土施工方法。其特点是利用各个层面进行散热,明显减少大体积混凝土的温降。该发放还有利于振捣,能够较好的保证浇筑块的整体施工质量。
(2)控制各个相关的参数
对大体积混凝土对相关的参数要求较高,因此在施工中要加强管理和控制,否则会影响到最后的混凝土的质量效果。一般要求浇筑块的温度小于28度,混凝土内外温差小于25度,温度骤降的差值不能大于10度。
(3)混凝土出机温度和浇筑温度的控制
对于大体积混凝土的温度的控制,在出搅拌机和浇注的时候相对容易些。在出机温度控制上可以根据热量守恒的原理得到理论计算公式,混凝土中石子和水的比重较高,因此这两者是是影响出机温度的主要原因。而前者对混凝土的温度影响最大,水次之而后才是砂子水泥。因此降低石子的温度是比较有效的措施。温度较高时,可以对砂子和石子进行适当的防晒措施,必要的情况下可以洒水。混凝土经过搅拌机出料后的浇注温度的控制也是十分必要的。虽然一般情况下浇注温度对大体积混凝体结构来说对结构的内外温差影响不是很大,但是如果温度过高则容易产生较大的干缩,影响浇注的进行,因此需要适当控制浇筑温度。要想降低浇筑混凝土的温度,首先应该从降低原材料的角度入手。降低水、拌和骨料的温度。最好应用自来水或者低温底下水,研究表明,当水温在5-10℃时,温控效果是最好的;还可以事先度骨料进行预冷,但要注意进排水方法,严格控制好含水量,保证骨料的稳定状态。其次,为了减少费用开支,可以在温度较低的时段或者季节进行浇注。在夏季白天浇筑时要加快速度,尽量减少暴晒时间和面积,有效降低外界对温升的影响。如果是在晚上则可以放缓混凝土入仓的速度,促进早期水化热尽快的散发出去。最后,外界温度实在很高时可以考虑对混凝土进行喷水,减少温升。
(4)混凝土浇筑后采取温控措施
浇筑完混凝土后要做好保温养护工作。在混凝土上铺设保温层,然后根据情况适当进行覆盖。在铺设时要精确计算保温层厚度避免出现较大误差。里外还要注意保温材料的选择和搭配。塑性薄膜和吸水性麻袋的组合,在保证水分的同时还能避免斑纹的产生,使用效果非常好。对于天气环境恶劣和昼夜温差大的地区,要根据温度和混凝土的情况对保温措施作出适当的调整,保证温差的变化在控制的范围之内。混凝土还具有蓄水养护的保温功能,蓄水深度1-3厘米。可以温度变化来调整蓄水的深度,从而来实现对大体积混凝土的温度的有效控制。
4、总结
对于大体积混凝土的裂缝控制,不同的建筑单位有不同的办法。所谓仁者见仁,智者见智。本文根据作者的实践经验,对控制裂缝的的方法和措施进行了详细的分析和研究思考,并区分出从材料和技术上的温控措施,有效的降低了混凝土的裂缝。然而在實际的施工当中,大体积混凝土所处的环境要比我们想像的情况复杂的多,要想真正的有效避免裂缝的出现,还需要施工人员根据实际情况结合理论方法做出最终的方案。当然在实践中还可以不断的研究创新出更好的方法和举措,促进该技术的更好的发展和应用。
参考文献
[1] 汤建龙. 浅析大体积混凝土裂缝的原因、修补及防治措施[J].科技创业月刊,2009(6).
[2] 史平. 大体积混凝土施工技术[J]. 甘肃科技纵横,2008,37(4).
[3] 董雪. 浅论建筑工程大体积混凝土施工温控措施[J].科技风.2011(12).
[4] 高波, 姜继岩. 浅谈大体积混凝土施工温控措施及施工技术[J] .民营科技.2011(8)
[5] 宋建军. 大体积混凝土施工的温控措施[J]. 科学之友(B版).2009(06).
关键词:大体积混凝土;裂缝控制;温度;施工
中图分类号:TV331文献标识码: A
1、引言
城市化的飞速发展带动了建筑工程的发展,一些新的施工技术也不断的应用到了新型建筑之中,现实中最为常见的就是大体积混凝土的应用。而大体积混凝土在实际施工中存在主要问题就是混凝土裂缝。
大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同,分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面,可能破坏结构的整体性和稳定性,其危害性是较严重的;而深层裂缝部分地切断了结构断面,也有一定危害性;表面裂缝一般危害性较小。但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全,它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm;处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm。
2、裂缝原因分析
1、水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热,实际上内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初3~5天。
2、外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差,这对大体积混凝土是极为不利的。
温度应力是由于温差引起温度变形造成的;温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60~65℃,并且有较长的延续时间。因此,应采取温度控制措施,防止混凝土内外温差引起的温度应力。
3、混凝土的收缩
混凝土中约20℅的水分是水泥硬化所必须的,而约80℅的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。影响混凝土收缩,主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺(特别是养护条件)等。
3、控制质量的措施
对工程的质量控制有很多种,但主要集中在材料的选用和施工技术的应用上面。建筑材料很大程度上就决定了整个控制的难易程度,是整个控制过程的基础部分。而施工技术的好坏对整个质量影响也是非常大的,两者缺一不可。
3.1 材料的选择
大体积混凝土所选用的原材料应注意以下几点:
(1)粗骨料宜采用连续级配,细骨料宜采用中砂。
(2)外加剂宜采用缓凝剂、减水剂;掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等。
(3)大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下,应提高掺合料及骨料的含量,以降低单方混凝土的水泥用量。
(4)水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥,优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。但是,水化热低的矿渣水泥的析水性比其它水泥大,在浇筑层表面有大量水析出。这种泌水现象,不仅影响施工速度,同时影响施工质量。因析出的水聚集在上下两浇筑层表面间,使混凝土水灰比改变,而在掏水时又带走了一些砂浆,这样便形成了一层含水量多的夹层,破坏了混凝土的粘结力和整体性。混凝土泌水量的大小与用水量有关,用水量多,泌水量大;且与温度高低有关,水完全析出的时间随温度的提高而缩短;此外,还与水泥的成分和细度有关。所以,在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种,并应在混凝土中掺入减水剂,以降低用水量。在施工中,应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处,用振捣器振实后,再继续浇筑上一层混凝土。
3.2 大体积混凝土的施工技术
材料的应用对大体积混凝土的温控影响较大,但是在实际的施工过程中,采用先进的技术能更好的做好对温升的控制。
(1)分层连续性浇筑
分层连续浇筑法是目前做常用的大体积混凝土施工方法。其特点是利用各个层面进行散热,明显减少大体积混凝土的温降。该发放还有利于振捣,能够较好的保证浇筑块的整体施工质量。
(2)控制各个相关的参数
对大体积混凝土对相关的参数要求较高,因此在施工中要加强管理和控制,否则会影响到最后的混凝土的质量效果。一般要求浇筑块的温度小于28度,混凝土内外温差小于25度,温度骤降的差值不能大于10度。
(3)混凝土出机温度和浇筑温度的控制
对于大体积混凝土的温度的控制,在出搅拌机和浇注的时候相对容易些。在出机温度控制上可以根据热量守恒的原理得到理论计算公式,混凝土中石子和水的比重较高,因此这两者是是影响出机温度的主要原因。而前者对混凝土的温度影响最大,水次之而后才是砂子水泥。因此降低石子的温度是比较有效的措施。温度较高时,可以对砂子和石子进行适当的防晒措施,必要的情况下可以洒水。混凝土经过搅拌机出料后的浇注温度的控制也是十分必要的。虽然一般情况下浇注温度对大体积混凝体结构来说对结构的内外温差影响不是很大,但是如果温度过高则容易产生较大的干缩,影响浇注的进行,因此需要适当控制浇筑温度。要想降低浇筑混凝土的温度,首先应该从降低原材料的角度入手。降低水、拌和骨料的温度。最好应用自来水或者低温底下水,研究表明,当水温在5-10℃时,温控效果是最好的;还可以事先度骨料进行预冷,但要注意进排水方法,严格控制好含水量,保证骨料的稳定状态。其次,为了减少费用开支,可以在温度较低的时段或者季节进行浇注。在夏季白天浇筑时要加快速度,尽量减少暴晒时间和面积,有效降低外界对温升的影响。如果是在晚上则可以放缓混凝土入仓的速度,促进早期水化热尽快的散发出去。最后,外界温度实在很高时可以考虑对混凝土进行喷水,减少温升。
(4)混凝土浇筑后采取温控措施
浇筑完混凝土后要做好保温养护工作。在混凝土上铺设保温层,然后根据情况适当进行覆盖。在铺设时要精确计算保温层厚度避免出现较大误差。里外还要注意保温材料的选择和搭配。塑性薄膜和吸水性麻袋的组合,在保证水分的同时还能避免斑纹的产生,使用效果非常好。对于天气环境恶劣和昼夜温差大的地区,要根据温度和混凝土的情况对保温措施作出适当的调整,保证温差的变化在控制的范围之内。混凝土还具有蓄水养护的保温功能,蓄水深度1-3厘米。可以温度变化来调整蓄水的深度,从而来实现对大体积混凝土的温度的有效控制。
4、总结
对于大体积混凝土的裂缝控制,不同的建筑单位有不同的办法。所谓仁者见仁,智者见智。本文根据作者的实践经验,对控制裂缝的的方法和措施进行了详细的分析和研究思考,并区分出从材料和技术上的温控措施,有效的降低了混凝土的裂缝。然而在實际的施工当中,大体积混凝土所处的环境要比我们想像的情况复杂的多,要想真正的有效避免裂缝的出现,还需要施工人员根据实际情况结合理论方法做出最终的方案。当然在实践中还可以不断的研究创新出更好的方法和举措,促进该技术的更好的发展和应用。
参考文献
[1] 汤建龙. 浅析大体积混凝土裂缝的原因、修补及防治措施[J].科技创业月刊,2009(6).
[2] 史平. 大体积混凝土施工技术[J]. 甘肃科技纵横,2008,37(4).
[3] 董雪. 浅论建筑工程大体积混凝土施工温控措施[J].科技风.2011(12).
[4] 高波, 姜继岩. 浅谈大体积混凝土施工温控措施及施工技术[J] .民营科技.2011(8)
[5] 宋建军. 大体积混凝土施工的温控措施[J]. 科学之友(B版).2009(06).