浅谈大体积混凝土裂缝产生的原因及防治措施
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大体积混凝土裂缝形成原因及防治措施大体积混凝土裂缝形成原因及防治措施熊家括关键词:混凝土、裂缝、成因、措施随着经济的迅速发展,基础设施建设中大体积砼越来越多,工程实践证明,大体积砼施工难度比较大,砼产生裂缝的机率较多,稍有差错,将会造成无法估量损失。
为了降低经济损失,我们要减少和控制裂缝的的出现。
从裂缝的形成过程可以看到,砼特别是大体积砼之所以开裂,主要是砼所承受的拉应力和砼本身的抗拉强度之间的矛盾发展的结果。
因而为了控制大体积砼裂缝,就必须尽最大可能提高砼本身抗拉强度性能和降低拉应力(特别是温度应力)这两方面综合考虑。
抗拉强度主要决定于砼的强度等级及组成材料,要保证抗拉强度关键在于原材料的优选和配合比的优化(砼强度等级设计已经确定),由于砼选用地材,从经济角度来考虑,原材料优化的空间相对较小,所以降低拉应力是控制砼裂缝的有效途径,而降低拉应力主要通过减少温度应力和沉缩应力来控制温度裂缝和沉缩裂缝。
一、温度裂缝1.温度裂缝产生的主要原因:一是由于温差较大引起的,砼结构在硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,使砼表面和内部温差较大,砼内部膨胀高于外部,此时砼表面将受到很大的拉应力,而砼的早期抗拉强度很低,因而出现裂缝。
这种温差一般仅在表面处较大,离开表面就很快减弱,因此裂缝只在接近表面的范围内发生,表面层以下结构仍保持完整。
二是由结构温差较大,受到外界的约束引起的,当大体积砼浇筑在约束地基(例如桩基)上时,又没有采取特殊措施降低,放松或取消约束,或根本无法消除约束,易发生深进,直至贯穿的温度裂缝。
2.温度裂缝形成的过程:一般(人为)分为三个时期:一是初期裂缝--就是在砼浇筑的升温期,由于水化热使砼浇筑后2-3天温度急剧上升,内热外冷引起“约束力”,超过砼抗拉强度引起裂缝。
二是中期裂缝--就是水化热降温期,当水化热温升到达峰值后逐渐下降,水化热散尽时结构物的温度接近环境温度,此间结构物温度引起“外约束力”,超过砼抗拉强度引起裂缝。
大体积混凝土裂缝控制措施在建筑工程中,大体积混凝土的应用越来越广泛,如大型基础、大坝、桥墩等。
然而,由于大体积混凝土结构的尺寸较大,水泥水化热释放集中,混凝土内部温度升高较快,与外部环境形成较大温差,从而容易产生裂缝。
这些裂缝不仅会影响混凝土的外观质量,还会降低混凝土的耐久性和承载能力,给工程带来安全隐患。
因此,采取有效的措施控制大体积混凝土裂缝的产生至关重要。
一、大体积混凝土裂缝产生的原因(一)温度变化水泥在水化过程中会释放出大量的热量,使混凝土内部温度升高。
由于混凝土的导热性能较差,热量在内部积聚,导致内部温度高于外部温度,形成内外温差。
当温差过大时,混凝土内部产生压应力,外部产生拉应力,一旦拉应力超过混凝土的抗拉强度,就会产生裂缝。
(二)收缩变形混凝土在硬化过程中会发生体积收缩,包括自收缩、干燥收缩和碳化收缩等。
收缩变形受到约束时,会产生拉应力,从而导致裂缝的产生。
(三)约束条件混凝土在浇筑后,由于基础、模板等的约束,使其不能自由变形。
当混凝土内部产生的应力超过其约束所能承受的极限时,就会产生裂缝。
(四)原材料质量水泥的品种、用量、细度等都会影响混凝土的水化热和收缩性能。
骨料的级配、含泥量等也会对混凝土的强度和变形性能产生影响。
如果原材料质量不合格,容易导致混凝土裂缝的产生。
(五)施工工艺混凝土的搅拌、浇筑、振捣、养护等施工工艺不当,也会增加裂缝产生的风险。
例如,搅拌不均匀会导致混凝土性能不稳定;浇筑速度过快会使混凝土内部产生空隙;振捣不密实会影响混凝土的强度和密实度;养护不及时或养护方法不当会使混凝土失水过快,导致收缩裂缝的产生。
二、大体积混凝土裂缝控制的设计措施(一)合理选择混凝土强度等级在满足结构设计要求的前提下,尽量选用低强度等级的混凝土,以减少水泥用量,降低水化热。
(二)优化结构设计减少结构的约束程度,合理设置变形缝、后浇带等,以释放混凝土的收缩变形。
(三)配置抗裂钢筋在混凝土中配置适量的抗裂钢筋,如温度筋、分布筋等,可以提高混凝土的抗裂性能。
大体积混凝土裂缝分析及控制措施在现代建筑工程中,大体积混凝土的应用越来越广泛,如大型基础、大坝、桥梁墩台等。
然而,大体积混凝土在施工和使用过程中容易出现裂缝,这不仅影响结构的外观,还可能降低结构的承载能力、耐久性和防水性能。
因此,对大体积混凝土裂缝进行分析并采取有效的控制措施具有重要的意义。
一、大体积混凝土裂缝的类型大体积混凝土裂缝主要分为表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝三种类型。
表面裂缝通常出现在混凝土浇筑后的初期,由于混凝土表面散热较快,内部散热较慢,形成内外温差,导致表面产生拉应力。
当拉应力超过混凝土的抗拉强度时,就会出现表面裂缝。
表面裂缝一般较浅,对结构的影响较小,但如果不及时处理,可能会发展为深层裂缝或贯穿裂缝。
深层裂缝是指裂缝深度较大,但未贯穿整个混凝土结构。
深层裂缝通常是由于混凝土在降温过程中,内部约束产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度而引起的。
深层裂缝对结构的耐久性和承载能力有一定的影响。
贯穿裂缝是指裂缝贯穿整个混凝土结构,将结构分成几个部分。
贯穿裂缝的危害最大,它严重削弱了结构的整体性和稳定性,甚至可能导致结构的破坏。
二、大体积混凝土裂缝产生的原因(一)温度变化大体积混凝土在浇筑后,由于水泥水化反应会释放出大量的热量,使混凝土内部温度迅速升高。
而混凝土表面散热较快,形成较大的内外温差。
当温差产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
(二)收缩变形混凝土在硬化过程中会发生体积收缩,包括化学收缩、干燥收缩和塑性收缩等。
收缩变形受到约束时,就会产生拉应力,从而导致裂缝的产生。
(三)约束条件混凝土结构在施工和使用过程中,会受到各种约束,如基础的约束、相邻结构的约束等。
当约束产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
(四)原材料质量原材料的质量对混凝土的性能有很大影响。
如果水泥的水化热过高、骨料的级配不合理、含泥量过大等,都可能导致混凝土裂缝的产生。
(五)施工工艺施工过程中的浇筑顺序、振捣方式、养护措施等不当,也会增加混凝土裂缝产生的可能性。
大体积混凝土裂缝控制混凝土内部温度取决于混凝土本身所贮备的热能。
在绝热条件下,混凝土内部最高温度为浇筑温度与水泥水化热温度总和。
实际施工过程中,由于混凝土内部温度与外界环境温度之间存在温差,并且混凝土四周并不能充分散热,所以新浇筑的混凝土与周围环境之间便会发生热能交换。
混凝土模板、外界环境和养护条件等因素都会不断改变混凝土内部所贮备的热能,并促使混凝土内部温度逐渐发生变化,表现为“由低到高,再由高到低”的变化过程,混凝土内部最高温度实际上是入模浇筑温度、水泥水化热引起的绝热升温和混凝土浇筑后的散热温度三者的叠加。
一、大体积混凝土裂缝的产生原因混凝土中产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格(如碱骨料反应),模板变形,基础不均匀沉降等,归纳起来主要有以下几点。
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而造成的,温差越大,温度应力也越大。
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。
混凝土的收缩。
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必需的,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,在混凝土内部产生很大的收缩应力,导致混凝土的裂缝。
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。
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,所以水泥产生的热量聚集在结构内部不易散失。
大体积混凝土温度裂缝防治措施一、背景介绍在混凝土的浇筑过程中,由于温度的变化,往往会出现温度裂缝。
对于大体积混凝土结构来说,这种情况更加常见。
温度裂缝不仅影响美观,还会降低混凝土的强度和耐久性。
因此,在大体积混凝土结构中,必须采取有效的措施来防止温度裂缝的发生。
二、原因分析1. 混凝土浇筑时内部水分蒸发导致收缩;2. 大体积混凝土结构自身重量压力;3. 气温变化引起的热胀冷缩。
三、预防措施1. 控制水分含量:在混凝土浇筑前应进行充分的调配和搅拌,确保混合物均匀。
同时,应控制好水灰比和砂率等参数,以避免过多的水分蒸发导致收缩。
2. 合理设置伸缩缝:在大体积混凝土结构中设置伸缩缝是必要的措施之一。
通过设置伸缩缝,可以使混凝土结构在温度变化时有一定的伸缩空间,从而避免温度裂缝的发生。
3. 控制浇筑温度:在大体积混凝土结构的浇筑过程中,应控制好混凝土的温度。
一般来说,混凝土的浇筑温度应控制在20℃~30℃之间。
如果温度过高,则会导致混凝土内部产生较大的热胀冷缩变形,从而引起温度裂缝。
4. 采用降温剂:在大体积混凝土结构中,可以采用降温剂来控制混凝土的温度。
降温剂可以有效地降低混凝土内部的温度,从而避免因热胀冷缩引起的裂缝。
5. 加强养护:在大体积混凝土结构浇筑完成后,必须进行充分的养护。
养护时间应不少于28天,并且要保持适宜的湿润环境,以确保混凝土内部完全干燥和固化。
四、治理措施1. 填补温度裂缝:如果出现了温度裂缝,必须及时进行治理。
一般来说,可以采用填补的方式来修复温度裂缝。
填补材料应选择与原混凝土相同的材料,并且要充分保证填补材料与原混凝土的粘结性。
2. 加固结构:在大体积混凝土结构中,如果出现了较大的温度裂缝,可能会影响结构的安全性。
这时,可以采用加固措施来增强结构的承载能力。
加固方法可以根据具体情况选择,比如设置加筋板、加固梁柱等。
五、总结针对大体积混凝土结构中出现的温度裂缝问题,必须从预防和治理两个方面来进行措施。
大体积混凝土裂缝有哪些成因原因1.温度变化:混凝土受到温度变化的影响,会发生热胀冷缩。
当混凝土受到高温热胀时,会产生内应力,超过混凝土的抗拉能力,导致裂缝的形成。
而当混凝土受到低温冷缩时,由于混凝土的收缩变形量大于骨料和水泥的收缩变形量,也会导致裂缝形成。
2.混凝土配合比不合理:当混凝土的配合比例不恰当时,会导致混凝土内部的应力失衡,产生裂缝。
例如,在混凝土配比中,水灰比过高会导致混凝土的收缩变形较大,易发生开裂;而水灰比过低会导致混凝土过于干硬,容易开裂。
3.施工过程中的温度应力:混凝土在浇筑和养护期间,由于温度的不均一性,会导致混凝土表面和内部形成温度差异,产生温度应力。
过大的温度应力会导致混凝土的开裂。
4.不均匀沉降:建筑物构筑物在使用过程中,可能由于地基不均匀沉降,导致产生变形,使混凝土发生拉伸裂缝。
5.负荷变化:建筑物在使用阶段,如承受较大的荷载变化时,也容易引起混凝土的裂缝。
例如,大型机械设备的移动或震动,会对混凝土结构施加额外的压力,从而导致裂缝。
6.预应力混凝土的锚固问题:预应力混凝土中的钢束如锚固不牢固,或者对锚固长度的控制不当,可能会产生裂缝。
7.震动和振动:在混凝土浇筑和压实过程中,使用过于强烈的震动和振动,也容易导致混凝土出现不均匀沉降和裂缝。
8.设计不当:如果混凝土结构的设计不合理,例如梁柱的截面尺寸、钢筋的布置等有缺陷,会导致混凝土发生应力集中,进而产生裂缝。
9.混凝土固化过程中的干缩:混凝土在固化过程中会发生干缩,干缩会导致混凝土内部产生张拉应力,若混凝土不能承受此应力,在一定条件下就会出现裂缝。
总之,大体积混凝土裂缝的成因多种多样,通常是由于温度变化、配合比不合理、施工过程中的温度应力、不均匀沉降、负荷变化、预应力锚固问题、震动振动、设计不当等因素的综合作用所引起的。
为了防止和控制大体积混凝土裂缝的发生,需要在设计、施工和养护等环节上进行综合考虑和采取相应的措施。
大体积混凝土出现裂缝的原因及防治措施摘要:在现代大型高层建筑中,大体积混凝土的工程规模日趋渐多,然而在大体积混凝土中会出现贯穿裂缝、深层裂缝以及表面裂缝,这都严重威胁着大体积建筑的使用寿命和效果。
本文结合大体积混凝土的具体情况分析了这些裂缝产生的原因,希望对大体积混凝土建筑出现裂缝的原因科学的剖析。
最后,根据这些原因,本文也提出了具体的解决措施,以期提高现代大型高层建筑的使用寿命和有效性。
关键词:大体积混凝土;裂缝;解决措施(一)大体积混凝土主要裂缝类别及产生原因。
大体积混凝土出现的裂缝主要按深度不同来进行分类,分为贯穿裂缝、深层裂缝和表面裂缝三种,下面对这几种裂缝以及其产生的原因分别进行介绍。
1.贯穿裂缝。
贯穿裂缝的主要特征是其由交界面向上延伸,靠近基底最大而在上部较小,此类裂缝破坏会结构的整体性、耐久性、防水性和稳定性,有很大危害性,造成这种现象的原因主要是施工阶段温度收缩而产生的应力作用。
当混凝土浇筑降温后,热量会积聚散发从而混凝土的体积会收缩,与此同时混凝土会硬化,这时由于多余水分蒸发和碳化混凝土会收缩变形。
在这两种力的作用下,混凝土的底面交界处以及混凝土的内部极易产生贯穿裂缝。
2. 深层裂缝。
一般情况下,钢筋混凝土的裂缝不会超过0.2-0.25mm,当裂缝超过0.2-0.25mm时就是深层裂缝。
深层裂缝的危害很大,钢筋混凝土的设计和施工都会从整体上考虑,而深度裂缝会造成钢筋混凝土建筑的设计受力状态改变,这样以来,混凝土内部的受力会重新分配从而破坏建筑原有的受力结构,大大减少混凝土建筑的使用寿命。
3. 表面裂缝。
表面裂缝产生的主要原因是环境温度以及混凝土内外的温差比较大,在大体积混凝土结构浇筑后,水泥有一个硬化的过程,然后混凝土由于体积比较大,浇筑之后的硬化中将会大量的水热化,这些水热化将使水泥内部的温度不断升高。
此时如果水泥外部的气温较低或者散热较快时就会形成较大的温差,混凝里的内外都会产生相应的应力。
大体积混凝土裂缝控制措施在现代建筑工程中,大体积混凝土的应用越来越广泛。
然而,由于其体积大、水泥水化热高、内外温差大等特点,大体积混凝土容易出现裂缝,这不仅影响结构的外观和耐久性,还可能危及结构的安全。
因此,采取有效的裂缝控制措施至关重要。
一、大体积混凝土裂缝产生的原因(一)水泥水化热的影响水泥在水化过程中会释放出大量的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,使得水泥水化热在内部积聚,难以散发,导致内部温度迅速升高。
当混凝土内部与表面的温差过大时,就会产生温度应力,当温度应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
(二)混凝土收缩的影响混凝土在硬化过程中会发生体积收缩,包括自收缩、干燥收缩和碳化收缩等。
大体积混凝土由于体积较大,收缩受到约束,容易产生收缩裂缝。
(三)外界环境温度变化的影响混凝土在施工和使用过程中,会受到外界环境温度变化的影响。
当外界温度骤降时,混凝土表面温度迅速下降,而内部温度变化相对较小,从而产生较大的内外温差,导致裂缝的产生。
(四)约束条件的影响大体积混凝土在浇筑过程中,会受到基础、模板、钢筋等的约束。
当混凝土的收缩变形受到约束时,就会产生约束应力,当约束应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
(五)施工工艺的影响施工过程中的浇筑顺序、振捣方式、养护措施等不当,也会导致大体积混凝土裂缝的产生。
例如,浇筑过程中混凝土分层厚度过大、振捣不密实,会导致混凝土内部存在缺陷,降低混凝土的强度和抗裂性能;养护不及时或养护措施不当,会使混凝土表面水分蒸发过快,导致混凝土收缩开裂。
二、大体积混凝土裂缝控制的基本原则(一)控制混凝土内外温差尽量减小混凝土内部与表面的温差,使温度应力控制在混凝土的抗拉强度范围内。
(二)减少混凝土的收缩变形通过优化混凝土配合比、加强养护等措施,减少混凝土的收缩变形。
(三)降低混凝土的约束应力合理设置施工缝、后浇带,改善约束条件,降低混凝土的约束应力。
(四)提高混凝土的抗拉强度通过选用优质原材料、优化配合比、加强施工管理等措施,提高混凝土的抗拉强度。
浅谈大体积混凝土裂缝产生的原因及防治措施【摘要】本文分析了大体积混凝土裂缝产生的原因,结合工程设计及管理经历,提出了大体积混凝土裂缝的防治措施,如原材料的合理选择、温度控制、混凝土浇捣方法、构造设计等方面应重视和加强的技术要点,对同类工程施工实践具有一定借鉴意义。
【关键词】大体积混凝土裂缝原因防治措施1 混凝土的裂缝危害大体积混凝土的裂缝产生是一个比较复杂的问题,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;对于地下或半地下结构,混凝土的裂缝主要影响其防水性能。
一般当裂缝宽度在0.1~0.2mm 时,虽然早期有轻微渗水,但经过一段时间后,裂缝可以自愈。
如超过0.2~0.3mm 则渗漏水量将随着裂缝宽度的增大而迅速加大。
所以,在地下工程中应尽量避免超过0.3mm,贯穿全断面的裂缝。
如出现这种裂缝,将大大影响结构的使用,必须进行化学灌浆加固处理。
大体积混凝土施工阶段所产生的裂缝,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,因此必须予以重视和加以控制。
本文结合工程管理及学术交流中的一些实践经验和体会,探讨大体积混凝土裂缝的成因及防治措施,供参考。
2 大体积混凝土裂缝的类型和成因分析裂缝按产生原因可分为两类:一是由外荷载引起的结构型裂缝,包括常规结构计算中的主要应力以及其它的结构次应力所造成的受力裂缝;二是由非受力变形引起的材料型裂缝,主要由温差和混凝土干缩引起。
大体积混凝土温差产生的原因可分为以下3种:(1)混凝土浇注初期产生大量水化热。
由于混凝土是热的不良导体,水化热积聚在内部不易立即散发,常使混凝土内部温度上升,而表面温度为室外环境温度,形成了较大的内外温差;(2)建筑物运行期间,遇气温骤降,混凝土表面温度降低很快,内部温度降低相对较慢,也会形成较大的内外温差;(3)混凝土内部达到最高温度后,热量逐渐散发,达到使用温度或最低温度,它们与最高温度之间也形成内部温差。
这三种温差都会产生温度应力,导致混凝土膨胀。
当内外温差形成混凝土的膨胀所产生的拉应力超过混凝土该期所能承受的抗拉强度时,导致混凝土裂缝产生。
其中起主要作用的是前两者,即由水化热和气温骤降引起的内外温差。
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必需的,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。
如果早期混凝土收缩后,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。
影响混凝土收缩的因素,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。
3 大体积混凝土裂缝的常见防治措施那么,如何控制大体积混凝土裂缝的产生呢?大量实践经验证明,现有大体积结构的裂缝大多数是由温度裂缝原因引起的。
控制大体积混凝土的温度裂缝可采用如下措施:3.1 原材料的合理选择(1)用中、低热的水泥品种。
混凝土升温的主要热源是水泥在水化反应中产生的水化热,选用中、低热水泥品种是控制混凝土温升的最根本方法。
根据对某大型基础对比试验表明:选用同等强度等级的硅酸盐水泥比矿渣硅酸盐水泥,3d内水化热平均升温高达5~8℃。
根据大量的试验资料表明,每立方米混凝土中的水泥用量,每增减10kg其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。
因此,一方面在满足混凝土强度和耐久性的情况下,尽量减少水泥的用量。
另一方面可根据结构实际承受荷载的情况,对结构的强度和刚度进行复核,并取得设计单位、监理单位和质量检查部门的认可后,采取用f45、f60或f90替代f28作为混凝土的设计强度。
这样可使每立方米混凝土的水泥量减少40~70kg,混凝土水化热温升也相应降低4~7℃。
结构工程中的大体积混凝土,大多采用矿渣硅酸盐水泥,其水泥熟料矿物含量要比硅酸盐水泥少得多,而且混合材料中的活性氧化硅、活性氧化铝与氢氧化钙、石膏的作用,在常温下作用比较缓慢,早期强度较低,但在硬化后期由于水化硅酸钙凝胶数量增多,使水泥石强度不断增长,最后甚至能超过同标号的普通硅酸盐水泥,对利用后期强度非常有利。
(2)掺加外加剂。
大体积混凝土的浇筑,由于工程量较大、施工要求高、施工工期紧,所以多采用泵送混凝土。
为了满足混凝土具有良好的泵送性,在进行混凝土配合比设计中,不能用单纯增加水泥浆的方法。
这样不仅会增加水泥的用量,增加混凝土的收缩,而且还会使水化热升高,容易引起裂缝。
工程实践证明,在施工中掺加适量的外加料改善混凝土的性能,是大体积混凝土施工中的一项重要技术措施。
外加剂主要是木质素磺酸钙,它对水泥颗粒有明显的分散效应,并能使水的表面张力降低。
混凝土的28d强度可提高10%~20%;若保持强度不变,可节省水泥10%,从而可降低水化热。
外掺料主要是粉煤灰,一方面粉煤灰具有火山灰活性作用,生成硅酸盐凝胶,作为凝胶材料的一部分起增强作用,另一方面在混凝土用水量不变的条件下,由于火山灰颗粒呈球状并具有“滚珠效应”,可以起到改善混凝土和易性的效应。
若保持混凝土原有的流动性不变,则可减少单位用水量,从而可提高混凝土的密实性和强度。
由此可见,在混凝土中掺入适量的粉煤灰,不仅可满足混凝土的可泵性,而且还可以降低混凝土的水化热。
(3)集料的选择。
大体积混凝土中砂石集料约占混凝土总质量的85%左,正确选用砂石料的级配对保证混凝土质量、节约水泥用量、降低水化热、降低工程成本是非常重要的。
在选择粗集料时,尽量选用粒径较大、级配良好的石子。
根据有关试验结果证明,采用5~40mm石子比采用5~20mm石子,每立方米混凝土可减少用水量15kg左右,在相同水灰比的情况下,可节约水泥20kg,混凝土温升可降低2℃。
在选择细集料方面,以选择优质的中、粗砂为宜,细度模数控制在2.6~2.9范围内,可降低混凝土的温升和减少混凝土的收缩。
3.2 温度控制方面的处治方法(1)控制混凝土的出机温度和浇筑温度。
在混凝土原材料中,砂石的比热比较小,但占混凝土总质量的85%左右;水的比热较大,但占混凝土总质量的6%左右。
因此,对混凝土出机温度影响最大的是石子的温度,砂次之,水泥的温度影响最小。
为了降低混凝土的出机温度,最有效的办法就是降低砂石的温度。
降低砂石温度的办法很多,如在气温较高时,为防止太阳的直接照射,可在砂石料场搭设简易的遮阳装置,砂石温度可降低3~5℃。
在混凝土拌和前用冷水冲洗粗集料,在储料仓中通冷风预冷,再加上冰块拌和,使混凝土的出机温度降低。
混凝土浇筑温度越低对降低混凝土内外温差越有利,适当控制混凝土的浇筑温度可以降低混凝土的干缩,这就要求在常温施工条件下,应合理选择浇筑时间,完善浇筑工艺,加强对混凝土的养护。
(2)养护温度控制是一项关键工作。
养护主要是保持适宜的温度和湿度,以便控制混凝土内外温差,促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生。
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)混凝土拆模时,混凝土的温差不超过20℃,其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。
3)采用内部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,通入冷却水,降低混凝土内部最高难度温度。
冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行,还有常见的投毛石法,均可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。
4)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、锯末、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℃;由于水的比热比较大,在结构物表面用黏土砌筑水池,利用大体积混凝土冷却水管排除的温水灌注于池中(有20~30cm即可),可起到顶面保温保湿的效果。
4 施工与设计过程中应加强的一些技术措施4.1 重视混凝土的浇筑与振捣工艺(1)合理安排混凝土施工程序和进度:混凝土浇捣施工基本上要求做到短间歇、连续均匀上升,基础约束区混凝土尤其不应出现薄层长间歇;相邻块段高差符合规范允许高差要求。
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,还应考虑结构尺寸、钢筋疏密、管道及预埋件埋设、混凝土供应以及水化热等因素的影响,根据实际不同情况,常采用全面分层、分段分层,斜面分层等浇捣方法。
(2)合理采用二次振捣技术。
大量施工现场试验证明,对浇筑后未初凝的混凝土进行二次振捣,能排除混凝土因泌水在粗集料、水平钢筋下部生成的水分和空隙,提高混凝土与钢筋之间的握裹力,防止因混凝土沉落而出现的裂缝,减少混凝土内部微裂,增加混凝土的密实度,使混凝土的抗压强度提高10%~20%,从而可提高混凝土的抗裂性。
混凝土的二次振捣有严格的时间标准,二次振捣的恰当时间是指混凝土振捣后尚能恢复到塑性状态的时间,这是二次振捣的关键,掌握二次振捣的恰当时间是:将运转着的振捣棒以其自身的重力逐渐插入混凝土中进行振捣,混凝土在振捣棒慢慢拔除时能自行闭合,不会在混凝土中留下孔穴,则可以认为此时施加二次振捣是适宜的。
4.2 改善边界约束和构造设计(1)采用“后浇带”分段施工的方法:“后浇带”间距20~30m,保留时间不少于40d,带宽70~100cm为宜,混凝土强度等级比原结构提高一级的膨胀性混凝土。
(2)合理配置钢筋:在一般常温和允许应力状态下,钢的性能是比较稳定的,与混凝土的热膨胀系数相差不大,因而在温度变化时,钢与混凝土之间的内应力很小,而钢的弹性模量比混凝土的弹性模量大6~16倍。