箱涵大体积混凝土裂缝产生原因及对策分析
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箱涵大体积混凝土裂缝产生原因及对策分析
【摘要】:混凝土裂缝在施工中的不同阶段都不同程度存在,引起裂缝的原因比较复杂,本文旨在通过对裂缝产生的原因进行分析探讨,从配合比设计、原材料选用、温控措施以及加强大体积混凝土施工过程控制等方面提出了防止裂缝的主要技术措施,提出措施和建议,来避免大体积混凝土裂缝的发生。
【关键词】:南水北调箱涵工程;大体积混凝土;裂缝控制
Abstract: Concrete cracks exist in each stage of construction of different extent, and the causes are complex. This paper through the analysis and exploration of the causes for cracks to propose the measures and suggestions for preventing cracks from the mix design, material selection, temperature control measures and strengthening the construction control of mass concrete, so as to aviod the cracks in mass concrete.
Key words: box culvert engineering of the south-to-north water diversion project; mass concrete; crack control
箱涵底板及顶板厚度多在50cm以上,更厚的达1米以上,其结构尺寸已经大到必须采用相应的技术措施才能妥善处理混凝土内外温度差值。
作为箱涵大体积混凝土,施工时必须从原材料的选择、配合比的优化、施工过程加以重点控制,才能有效地防止因温度应力产生混凝土裂缝。
一、大体积混凝土裂缝产生原因
1、沉缩裂缝混凝土沉缩裂缝在大体积混凝土施工中也是非常多的。
主要原因是振捣不密实,沉实不足,或者骨料下沉,表层浮浆过多,而且如果表面覆盖不及时,受风吹日晒,表面水份散失快,产生干缩,混凝土早期强度又低,不能抵抗这种变形就会导致混凝土裂缝的产生。
2、温度裂缝
(1)水泥在水化过程中产生大量的热量水泥在混凝土结构硬化过程中要放出大量水化热,导致混凝土内部温度不断上升,它在1—3天释放的热量是总热量的一半,混凝土内部最高温度多发生在浇筑后3—5天内,当混凝土表面温度变化不大,混凝土内部因温度急剧上升,迅速膨胀,就会使混凝土表面和内部形成较大温差,产生温度应力和温度变形。
这时混凝土表面将受到很大的拉应力,而混凝土的早期抗拉强度很低,混凝土表面在拉应力的作用下就会出现裂缝。
混凝土结构尺寸越大,温度应力也越大,产生裂缝的可能性也就越大。
(2)气温变化引起的裂缝混凝土内部的温度由混凝土浇筑温度、水泥水化热的绝对温度和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。
南水北调箱涵混凝土结构在施工期间,因浇筑量较大,持续时间长,尤其是在昼夜温差较大的地区或
季节,外界气温的变化对大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。
而混凝土浇筑温度又与外界气温有着直接关系,白天外界气温高,混凝土的浇筑温度也就会越高,夜间,外界气温降低,混凝土表面温度也会随之降低,混凝土凝结硬化释放的大量热能则又会增加大体积混凝土的内外温差。
如果外界温度下降过快,会造成很大的温度应力,极易引起混凝土表面的开裂。
3、结构约束引起的裂缝混凝土结构的全部或部分边界受到外界的约束,不能自由变形而产生的应力,这种应力和混凝土上的干缩所引起的应力共同作用;致使混凝土结构受到外界的约束引起裂缝。
当箱涵大体积混凝土浇筑受地基、底板或墙体顶板的约束时,如果没有采取特殊措施降低,或取消这种约束,就会导致其产生裂缝。
4、混凝土的收缩混凝土的收缩变形包括混凝土的塑性变形、体积变形、干燥收缩和混凝土的匀质行影响。
混凝土中存在大量的毛细孔道,水蒸发后毛细管中产生毛细管张力,使混凝土干缩变形。
混凝土在空气中硬结过程中有80%的水分要蒸发,20%的水分是水泥硬化所必需的。
随着混凝土的干燥,水分的蒸发,就会出现表面比中心干燥的快,在表面产生拉应力而出现裂缝。
二、大体积混凝土裂缝的控制对策
1、通过优化混凝土配合比,尽量避免裂缝的产生
水灰比、水泥用量是影响混凝土收缩的重要因素,这点需要通过优化配合比设计来实现,比如使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。
掺加减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度,减少混凝土泌水,减少沉缩变形,掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量,其体积用增加骨料用量来补充。
从改善骨料级配,掺加粉煤灰等混合料,加引气剂或塑化剂等措施能有效地减少混凝土中的水泥用量和混凝土单位用水量,
优化配合比,掺加适量的外加剂,不仅能增强混凝土的和易性,混凝土收仓表面易摸平,形成微膜,减少水分蒸发,减少干燥收缩,进而减少裂缝的产生。
2、从施工方法上加以控制
由于混凝土厚度较大,混凝土浇筑方量较大,为了防止出现温度裂缝,施工时合理的安排施工工序,分层浇筑。
避免过大的高差和侧面长期暴露。
一般采取可采用平铺法或台阶法施工。
按一定厚度、次序、方向,分层进行,且浇筑层面平整。
台阶法施工的台阶宽度大于2m。
混凝土的自由下落高度不大于2.0m。
超过时,采取串筒等缓降措施,以防止骨料分离。
浇筑混凝土时,合理布料,避免堆积产生振捣不足的现象。
在混凝土浇筑过程中,振捣棒快插慢拔,振捣密实,时间以10~15秒/次为宜,变截面处宜分层浇筑、振捣。
在混凝土初凝前用插入式振捣器进行二次振捣,加速混凝土的下沉,减少自然下沉量。
采用真空吸水和机械抹子抹面相结合的工艺,降低混凝土表面含水率。
3、混凝土的早期养护混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成的,寒冷地区的温度骤降也是容易形成裂缝的。
因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要;从温度应力观点出发,现场保温应达到下述要求:(1)防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝。
(2)低温季节混凝土施工,采取有效地保温措施。
混凝土搅拌运输车采用保温被保温,确保混凝土运输过程中温度损失最少。
加强仓面保温:a.模板外表面覆盖保温被。
b.收仓后混凝土表面及时采用保温被保温。
c.适时延长模板拆除时间。
d.必要时搭设保温棚并设供暖设备。
(3)防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。
新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。
但由于蒸发等原因常常引起水分损失,从而推迟或防碍水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。
因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,在施工中应该切实重视起来。
(4)夏天气温较高,搅拌混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。
浇筑混凝土时减少浇筑厚度,最好控制在500mm以内,以便于表面散热;第二层浇筑必须在第一段砼初凝前浇筑完毕。
浇筑完毕后为避免内部水分蒸发过快,混凝土表面涂刷养护剂或覆盖麻袋,设置专人洒水养护时间不少于14d,
(5)因混凝土体积较大,施工时可以根据混凝土浇筑面积,在混凝土上中下部设置一定数量测温管,定时测定内外温度,确保混凝土内外温差控制在25℃以内,做到及时观察,出现温度异常时,可通过调整养护方式来降低温差。
三、结语大体积混凝土的裂缝是混凝士结构工程中比较常见的现象。
大体积混凝土的裂缝控制是一项比较复杂的施工技术,要有效控制混凝土的裂缝,必须从原材料选择、配合比设计、施工过程以及养护等各环节进行严格控制。