大体积混凝土的浇筑
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大体积混凝土的浇筑
作者:程荣冯帅
来源:《建材发展导向》2015年第02期
摘要:随着城市经济的发展,交通日渐繁忙,为解决道路拥堵问题,桥梁成为跨越道路的纽带,给交通带来快速、便捷。
而在桥梁施工过程中,经常会遇到大体积混凝土的浇筑。
如何确保其施工质量是一个至关重要的问题。
关键词:大体积混凝土;混凝土浇筑;水化热;养护
桥梁时城市道路施工过程中不可缺少的建筑,有的甚至成为城市的艺术,而在桥梁施工过程中,大体积混凝土施工是常见的混凝土施工技术。
那么何谓大体积混凝土施工技术?在施工过程中,混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化热引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土,应采取适当的措施,有效的控制温差或收缩变形的应力而造成的混凝土裂缝开展;或把裂缝控制到最小程度,这样的施工技术称之为大体积混凝土施工技术。
1 大体积混凝土裂缝的原因分析
混凝土裂缝从微观上看是客观存在的,无裂缝是相对的。
但在宏观上,裂缝的宽度以
0.05mm作为分界线,裂缝的宽度小于0.05mm的为“无裂缝混凝土”,即肉眼不可见的裂缝,反正为裂缝混凝土。
在此仅对宏观上分析施工中裂缝的形成及控制。
大体积混凝土裂缝产生的主要原因有以下几点:
1.1 水泥水化热产生大体积混凝土的内外温差。
水泥在水化热过程中要产生热量,在大体积混凝土中,混凝土的导热能力很差,热量聚集在混凝土内部,加上砂石自身热量,形成了较高的温度场,与外部环境气温造成温度差,产生温度应力。
由于混凝土的早期强度和弹性模量均很低,当温差超过一定的限制时,混凝土不能抵抗温度应力的作用,是混凝土形成裂缝开展。
1.2 外界气温与约束条件的影响。
大体积混凝土在施工期间,外界气温对混凝土的内部温度有着重要的影响。
外界温度高,原材料的自身温度高,混凝土的入模温度就高;当气温下降时,浇筑后的混凝土表面温度急剧下降,但内部温度不能散掉,造成与内部混凝土的温度梯度线增大,产生温差和温度应力,使混凝土产生裂缝。
1.3 混凝土的收缩变形。
混凝土中80%的水分要蒸发,只有约20%的水分是水泥硬化所必需的。
而最初的30%自由水分几乎不引起收缩,随着混凝土陆续干燥而使20%的吸附水逸出,就会出现干燥收缩,表面干燥收缩块,中心干燥收缩慢。
由于表面的干缩受到中心部位混凝土的约束,因而会在表面产生拉应力并导致裂缝。
1.4 另外,除了混凝土材料的自身原因,还有支架、支撑变形下沉也会引起结构物产生裂缝,过早拆除模板支架亦使未达到强度的混凝土结构发生裂缝和破坏。
2 针对大体积混凝土裂缝措施
为了防止裂缝开展,综合工程实践,着重从控制温升,减少温度应力,消除约束等方面,采取一系列措施,但是各个措施又是相互联系、相互制约的,必须结合实际全面考虑,才能收到防止裂缝的效果。
2.1 尽可能使用水化热较低的水泥。
在混凝土中水泥是热源,把热源控制后,才能控制水化热的升高和裂缝开裂。
为此,大体积施工中,使用如大坝水泥、矿渣水泥、火山灰水泥等低热量水泥,从而减少发热量。
2.2 掺用适当的外加剂,以改善混凝土的性能。
起到缓凝、增加和易性、节约水泥的作用。
一般不掺加缓凝剂的混凝土初凝时间在2-3小时左右,掺用后可延长到5-8小时,同时节约水泥5%-10%。
在设计部门同意的情况下,可以掺入部分干净冷却的石块,让石块吸收部分混凝土中的热量,降低绝热升温,降低内部温度梯度。
2.3 大体积混凝土施工时对原材料要求很高。
粗骨料:含泥量必须低于1%,针片状少,级配好,符合筛分曲线,减少空隙率,从而提高混凝土的密实性,提高强度。
细骨料:采用中粗砂,细度模数在2.5以上,含泥量低于2%,以减少混凝土的干缩。
增强抵抗混凝土的收缩、徐变能力。
2.4 控制好混凝土塌落度,不宜过大,一般在100-140mm即可。
2.5 在大体积混凝土施工中,为掌握混凝土的热性能,了解混凝土浇筑后温度变化情况,需要温度计测量。
测点布置必须合理,检测记录要齐全准确。
浇筑后首先测出混凝土的浇筑温度,混凝土终凝后每隔1-2h测一次,一周后每隔3-4h测一次,两周后或28d后才能测试完毕。
对于测出的数据要及时分析,对有可能发生温差过大而引起混凝土开裂,应有防止措施。
另外,浇筑混凝土可采用分层浇筑,利用浇筑面散热,以大大减少施工中出现裂缝的可能性。
合理选择浇筑方案,考虑结构大小、钢筋布置、预埋管道及螺栓的留设等。
混凝土的养护也是非常重要的环节。
大体积混凝土养护的关键是保持适宜的温度和湿度,以控制混凝土内外温差,在促进混凝土强度正常发展的同时防止混凝土裂缝的产生和发展。
养护阶段的温度控制措施如下: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温差不超过20℃;拆模时,混凝土的表面温度与中心温度之间、表面温度与外界气温之间的温差不超过20℃;采用内部降温法来降低混凝土内外温差。
可在混凝土内部预埋水管,通冷却水,降低混凝土内部最高温度。
还可以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、锯末、湿砂等,在缓慢散热的过程中,保持混凝土内外温差小于20℃。
根据具体情况,尽可能延长养护时间,拆模后立即回填或覆盖,防止混凝土早期和中期裂缝。
3 结语
大体积混凝土施工中,砂、石的质量、外加剂的使用、对水泥品质的选择及使用量大小、浇筑工艺等均为影响因素,关键在于如何降低水泥水化热、提高混凝土强度、控制收缩,才能最终有效的控制混凝土裂缝现象,确保工程质量。