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摘要:随着建筑施工技术的飞速发展,工程规模也越来越大,基础结构形式也日趋复杂。高层建筑箱型基础或筏板基础都具有较大的钢筋混凝土底板,因此,大体积混凝土在施工中经常会出现,这给大体积混凝土施工提出了更高的要求。由于其体积大,表面小,水泥水化热释放比较集中,内部温升比较快,当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。
关键词:大体积混凝土;大体积混凝土的裂缝;施工预防措施
中图分类号:TU755 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)27-0055-02
1大体积混凝土的裂缝
大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同,可分为贯穿裂缝、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。
大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝,一方面是混凝土内部因素:由于内外温差而产生的;另一方面是混凝土的外部因素:结构的外部约束和混凝土各质点间的约束,阻止混凝土收缩变形,混凝土抗压强度较大,但抗拉能力却很小,所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时,即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内,一般不会影响结构的强度,但却对结构的耐久性有所影响,因此必须给予重视和加以控制。
产生裂缝的主要原因有3方面。
1.1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 d。
1.2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,这对大体积混凝土极为不利。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。
1.3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,这对混凝土很不利。
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、养护条件等。
2大体积混凝土的浇筑与振捣
浇筑方案,除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外,还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响,常采用的方法有以下几种:
2.1全面分层
即在第一层全面浇筑完毕后,再浇筑第二层,此时应是第一层混凝土还未初凝,如此逐层连续浇筑,直至完工为止。采用这种方案,适用于结构的平面尺寸不宜太大,施工时从短边开始,沿长边推进较合适。
2.2分段分层
混凝土浇筑时,先从底层开始,浇筑至一定距离后浇筑第二层,如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多,所以浇筑到顶后,第一层末端的混凝土还未初凝,又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少、结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。
2.3斜面分层
要求斜面的坡度不大于1/3,适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始,逐渐上移。混凝土的振捣也要适应斜面分层浇筑工艺,一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处,保证上部混凝土的捣实;下面一道振动器布置在近坡脚处,确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前推进,震动器也相应跟上。
大体积混凝土的振捣,振动棒要垂直插入,快插慢拔,插点交错均匀布置,在振动上一层混凝土时,要在下层混凝土初凝前进行,且应插入下一层50 mm,以消除两层间的接缝,震动器在每一插点的振动延续时间,以混凝土表面呈水平并出现水泥浆及不再出现气泡、不再明显沉落为度,混凝土不易振实,振捣时间过长,会引起离析。
3大体积混凝土养护
养护是大体积混凝土施工中一项十分重要的工作。养护主要是保持适宜的温度和湿度,以便控制混凝土内表温差,促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。根据工程的具体情况,应尽可能多养护一段时间,拆模后应立即回土或覆盖保护,同时预防近期骤冷气候影响,以控制内表温差,防止混凝土早期和中期裂缝。大体积混凝土的养护,不仅要满足强度增长的需要,还应通过人工的温度控制,防止因温度变形引起混凝土的开裂。
温度控制就是对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行人为的控制。
在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点:
(1)混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20 ℃;当结构混凝土具有足够的抗裂能力时,不大于25～30 ℃。
(2)采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管,通过冷却水进行降温或埋置垂直注水管,通过加冷却水将混凝土内部热量带出。通过留置测温孔来测量混凝土内部的温度。冷却应在混凝土刚浇筑完时就开始进行,可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。
(3)保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等),在缓慢的散热过程中,使混凝土获得必要的强度,以控制混凝土的内外温差小于20 ℃。
(4)温度过高时,采用保湿法在混凝土表面铺设塑料薄膜,来阻止由表面水分蒸发而引起的混凝土开裂。
4结束语
大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能,若很好的了解大体积混凝土结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施,那么实际生产中就很难保证施工质量。以上是本人对大体积混凝土施工技术的一些拙见,希望能给工程建设起到一些积极的作用,使得在大体积混凝土浇筑中出现的开裂问题能够得到进一步的解决。
参考文献
1 段 峥.现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治[J].混凝土,2003
2 迟陪云.大体积混凝土开裂的起因及防裂措施[J].混凝土,2001
3 黄永昌.大体积混凝土施工防裂措施[J].中国科技信息,2007(01)
4 罗 惠.大体积混凝土的裂缝控制[J].今日科技,2006(07)
5 石小忠.大体积混凝土结构裂缝成因及预防措施[J].科技情报开发与经济,2006(19)
6 王东方、刘建伟.大体积混凝土裂缝的分析与控制[J].科技资讯,2007(10)
7 高让柳.大体积混凝土结构开裂缝预控措施[J].科技情报开发与经济,2006(24)
Construction of Mass Concrete Analysis
Wang Zhiyong
Abstract:With the rapid development of construction technology and engineering are becoming ever larger, increasingly complex forms of infrastructure. High-rise building foundation or box has a large raft foundation of reinforced concrete floor, so, mass concrete in construction appear from this to the mass concrete construction put forward higher requirements. Because of its large size, the surface of small, relatively concentrated cement hydration heat release, the internal temperature rise of faster, larger temperature difference between inside and outside when the concrete, will produce the temperature of concrete cracks, structural safety and proper use, it must be a fundamental analysis it, to ensure construction quality.
Key words:mass concrete cracks; mass concrete; construction precautions
关键词:大体积混凝土;大体积混凝土的裂缝;施工预防措施
中图分类号:TU755 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)27-0055-02
1大体积混凝土的裂缝
大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同,可分为贯穿裂缝、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。
大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝,一方面是混凝土内部因素:由于内外温差而产生的;另一方面是混凝土的外部因素:结构的外部约束和混凝土各质点间的约束,阻止混凝土收缩变形,混凝土抗压强度较大,但抗拉能力却很小,所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时,即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内,一般不会影响结构的强度,但却对结构的耐久性有所影响,因此必须给予重视和加以控制。
产生裂缝的主要原因有3方面。
1.1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 d。
1.2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,这对大体积混凝土极为不利。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。
1.3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,这对混凝土很不利。
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、养护条件等。
2大体积混凝土的浇筑与振捣
浇筑方案,除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外,还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响,常采用的方法有以下几种:
2.1全面分层
即在第一层全面浇筑完毕后,再浇筑第二层,此时应是第一层混凝土还未初凝,如此逐层连续浇筑,直至完工为止。采用这种方案,适用于结构的平面尺寸不宜太大,施工时从短边开始,沿长边推进较合适。
2.2分段分层
混凝土浇筑时,先从底层开始,浇筑至一定距离后浇筑第二层,如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多,所以浇筑到顶后,第一层末端的混凝土还未初凝,又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少、结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。
2.3斜面分层
要求斜面的坡度不大于1/3,适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始,逐渐上移。混凝土的振捣也要适应斜面分层浇筑工艺,一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处,保证上部混凝土的捣实;下面一道振动器布置在近坡脚处,确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前推进,震动器也相应跟上。
大体积混凝土的振捣,振动棒要垂直插入,快插慢拔,插点交错均匀布置,在振动上一层混凝土时,要在下层混凝土初凝前进行,且应插入下一层50 mm,以消除两层间的接缝,震动器在每一插点的振动延续时间,以混凝土表面呈水平并出现水泥浆及不再出现气泡、不再明显沉落为度,混凝土不易振实,振捣时间过长,会引起离析。
3大体积混凝土养护
养护是大体积混凝土施工中一项十分重要的工作。养护主要是保持适宜的温度和湿度,以便控制混凝土内表温差,促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。根据工程的具体情况,应尽可能多养护一段时间,拆模后应立即回土或覆盖保护,同时预防近期骤冷气候影响,以控制内表温差,防止混凝土早期和中期裂缝。大体积混凝土的养护,不仅要满足强度增长的需要,还应通过人工的温度控制,防止因温度变形引起混凝土的开裂。
温度控制就是对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行人为的控制。
在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点:
(1)混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20 ℃;当结构混凝土具有足够的抗裂能力时,不大于25～30 ℃。
(2)采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管,通过冷却水进行降温或埋置垂直注水管,通过加冷却水将混凝土内部热量带出。通过留置测温孔来测量混凝土内部的温度。冷却应在混凝土刚浇筑完时就开始进行,可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。
(3)保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等),在缓慢的散热过程中,使混凝土获得必要的强度,以控制混凝土的内外温差小于20 ℃。
(4)温度过高时,采用保湿法在混凝土表面铺设塑料薄膜,来阻止由表面水分蒸发而引起的混凝土开裂。
4结束语
大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能,若很好的了解大体积混凝土结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施,那么实际生产中就很难保证施工质量。以上是本人对大体积混凝土施工技术的一些拙见,希望能给工程建设起到一些积极的作用,使得在大体积混凝土浇筑中出现的开裂问题能够得到进一步的解决。
参考文献
1 段 峥.现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治[J].混凝土,2003
2 迟陪云.大体积混凝土开裂的起因及防裂措施[J].混凝土,2001
3 黄永昌.大体积混凝土施工防裂措施[J].中国科技信息,2007(01)
4 罗 惠.大体积混凝土的裂缝控制[J].今日科技,2006(07)
5 石小忠.大体积混凝土结构裂缝成因及预防措施[J].科技情报开发与经济,2006(19)
6 王东方、刘建伟.大体积混凝土裂缝的分析与控制[J].科技资讯,2007(10)
7 高让柳.大体积混凝土结构开裂缝预控措施[J].科技情报开发与经济,2006(24)
Construction of Mass Concrete Analysis
Wang Zhiyong
Abstract:With the rapid development of construction technology and engineering are becoming ever larger, increasingly complex forms of infrastructure. High-rise building foundation or box has a large raft foundation of reinforced concrete floor, so, mass concrete in construction appear from this to the mass concrete construction put forward higher requirements. Because of its large size, the surface of small, relatively concentrated cement hydration heat release, the internal temperature rise of faster, larger temperature difference between inside and outside when the concrete, will produce the temperature of concrete cracks, structural safety and proper use, it must be a fundamental analysis it, to ensure construction quality.
Key words:mass concrete cracks; mass concrete; construction precautions