大體積混凝土施工中控制裂縫的綜合措施

大體積混凝土施工中控制裂縫的綜合措施

　　大體積混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程中常見，如建筑中的設(shè)備基礎(chǔ)；在高層建筑中地下室底板、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層；各類結(jié)構(gòu)的厚大樁承臺或基礎(chǔ)底板以及橋梁的墩臺等。其上有巨大的荷載，整體性要求高，往往不允許留施工縫，要求一切連續(xù)澆筑完畢。另外，大體積混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑后水泥的水化熱量大，由于體積大，水化熱聚積在內(nèi)部不易散發(fā)，澆筑初期混凝土內(nèi)部溫度顯著升高，而表面散熱較快，這樣形成較大的內(nèi)外溫差，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，而表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，如溫差過大則易于在混凝土表面產(chǎn)生裂紋。一般混凝土的硬化過程會產(chǎn)生體積收縮，而且在澆筑后期，混凝土內(nèi)部逐漸冷卻也產(chǎn)生收縮，由于受到基底或已澆筑的混凝土的約束，接觸處將產(chǎn)生很大的剪應(yīng)力，在混凝土正截面形成拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土當(dāng)時齡期的極限抗拉強度時，便會產(chǎn)生裂縫，甚至?xí)�貫穿整個混凝土斷面，由此帶來嚴重的危害。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑中，上述兩種裂縫都應(yīng)設(shè)法防止。
　　一、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的種類、形態(tài)
　　1、表面裂縫
　　這種裂縫在混凝土升溫階段和降溫階段都有可能發(fā)生，在混凝土熱量通過表面向周圍環(huán)境散發(fā)過程中，表面溫度低于內(nèi)部溫度，形成內(nèi)外溫差。當(dāng)這種溫差沿著厚度方向呈非線性分布時，引起混凝土的非均勻變形。起初混凝土處于塑性狀態(tài)，凝結(jié)硬化過程中，其彈性模量隨強度不斷增長，當(dāng)溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過當(dāng)時混凝土的極限抗拉強度時，就會在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。
　　2、貫穿裂縫
　　這種裂縫一般發(fā)生在降溫階段，大體積混凝土基礎(chǔ)呈降漸收縮狀態(tài)，降溫收縮受到基底及自身約束作用，產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力（拉應(yīng)力），當(dāng)拉應(yīng)力超過當(dāng)時混凝土的極限抗拉強度時，就會在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。這種收縮裂縫有時會貫穿全斷面，成為結(jié)構(gòu)裂縫�；�底及自身構(gòu)造約束作用越強，平均溫度峰值越高，貫穿裂縫出現(xiàn)的可能性越大。降溫階段經(jīng)歷時間較長，大約從3d～5d開始，延續(xù)1個月或更長時間。降溫收縮與混凝土硬化收縮呈疊加趨勢，硬化收縮會大幅度加劇裂縫出現(xiàn)的可能性與程度。
　　3、深層裂縫
　　深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)斷面，也有一定危害性。
　　二、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因
　　1、水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力和溫度變形
　　2、內(nèi)外約束條件的影響
　　3、外界氣溫變化的影響
　　4、砼的收縮變形
　　（1）砼的塑性收縮變形
　　塑性收縮裂縫發(fā)生在砼硬化之前，砼仍處于塑性狀態(tài)，它的產(chǎn)生主要是上部砼的均勻沉降受到了限制，如遇到鋼筋或大的砼骨料，或者平面面積較大的砼，其水平方向的減縮比垂直方向更難時，這樣會形成不規(guī)則的深裂縫。這種裂縫不僅發(fā)生在大體積砼之中，一般平面尺寸較大，厚度較薄的結(jié)構(gòu)構(gòu)件也會出現(xiàn)這種裂縫，防止這種裂縫的最好辦法是，連續(xù)澆筑與修整抹面，并立即養(yǎng)護，保護砼免受風(fēng)吹日曬。
　�。�2）砼的體積變形
　　砼終凝以后會發(fā)生體積變化，既可能收縮也可能膨脹，其變化幅度介于40×10-6和100×10-6之間，溫度較高，水泥用量較多，自身體積變形將趨于增大。
　�。�3）干燥收縮
　�。�4）砼勻質(zhì)性的影響
　　三、質(zhì)量控制要點
　　1、施工方案的編制應(yīng)做到合理，內(nèi)容包括以下六個方面措施：
　　（1）材料要求和配合比設(shè)計；
　�。�2）分層分塊澆搗措施；
　�。�3）混凝土的攪拌、運輸和澆筑方案；
　�。�4）混凝土降溫措施；
　�。�5）混凝土的測溫措施；
　�。�6）養(yǎng)護措施
　　四、質(zhì)量控制措施
　　1、材料控制
　　（1）水泥：優(yōu)先采用低強度水泥，水泥含堿量應(yīng)小于0.6%，此外，應(yīng)進行水化熱檢驗，7d水化熱不宜大于250KJ/Kg。
　�。�2）骨料：粗骨料應(yīng)采取連續(xù)級配或合理的摻配比例，含泥量不得大于1%，泥塊含量不得大于0.25%；細骨料選用粗砂或中砂，含泥量不得大于1%，泥塊含量不得大于0.5%。
　�。�3）摻合料：優(yōu)先采用磨細礦粉，因其比粉煤灰更具耐久性，更有效降低每立方米砼中的水泥用量。
　�。�4）膨脹劑：摻入適量膨脹劑，它能對砼起補償收縮作用，減少砼的溫度應(yīng)力，但含堿量不應(yīng)大于0.75%。
　�。�5）外加劑：選用低收縮率的外加劑，應(yīng)有7d、28d收縮率試驗報告，任何齡期砼的收縮率均不得大于基準(zhǔn)砼的收縮率、外加劑每立方米砼帶入堿量不得超過1Kg，選用高效的緩凝劑和減水劑，減少水泥用量，推遲水化熱的峰值期。
　　2、優(yōu)化混凝土配合比
　�。�1）現(xiàn)場砼坍落度：泵送宜為80～140mm，坍落度允許偏差±15mm，到達現(xiàn)場坍落度損失不應(yīng)大于30mm/h，總損失不應(yīng)大于60mm。
　�。�2）盡可能降低砼的干縮與溫差收縮，由于砼最高純熱值溫升Tmax與每m3砼內(nèi)的水泥用量成線性正比關(guān)系，應(yīng)根據(jù)選用的原材料不同、水泥試驗的富余標(biāo)號不同，進行各種試配，最后確定最佳配合比。 　　3、澆筑與振搗
　　（1）全面分層：即在第一層全面澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時應(yīng)使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止。采用這種方法，適用于結(jié)構(gòu)的平面尺寸不宜太大，施工時從短邊開始，沿長邊推進比較合適。
　�。�2）分段分層：混凝土澆筑時，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數(shù)較多，所以澆筑到頂后，第一層末端的混凝土還未初疑，又可以從第二段依次分層澆筑。這種方法適用于單位時間內(nèi)要求供應(yīng)的混凝土較少，結(jié)構(gòu)物厚度不太大，面積或長度較大的工程。
　�。�3）斜面分層：要求斜面的坡度不大于1/3，適用于結(jié)構(gòu)的長度大大超過厚度3倍的情況�；炷�土澆筑層下端開始逐漸上移。混凝土的振搗也要適用斜面分層澆筑工藝，一般在每個斜面層的上、下各布置一道振動器。上面的一道布置在混凝土卸料處，保證上部混凝土的搗實；下面的一道振動器布置在近坡腳處，確保下部混凝土密實。隨著混凝土澆筑的向前推進，振動器也相應(yīng)跟上。
　　（4）厚1.0mm內(nèi)砼宜采用平推澆筑法，同一坡度，薄層循序推進依次澆筑到頂，厚1.0mm以上宜分層澆筑，每一澆筑層采用平推澆筑法，厚度超過2m時，可考慮留置水平施工縫。
　�。�5）設(shè)置后澆縫，當(dāng)大體積砼平面尺寸過大時，可適當(dāng)設(shè)置后澆縫，以減少外約束力和溫度應(yīng)力，同時利于散熱，降低砼內(nèi)部溫度。
　　4、混凝土養(yǎng)護措施
　�。�1）養(yǎng)護是大體積混凝土施工中一項十分關(guān)鍵的工作。
　　為保證新澆砼有適宜的硬化條件，防止早期干縮產(chǎn)生裂縫，大體積砼澆筑完畢后，要加以覆蓋和澆水養(yǎng)護，普通硅酸鹽水泥拌制的砼不得少于14天；其它水泥不少于21天。養(yǎng)護方法分降溫法和保溫法，夏季施工時一般可使用草袋覆蓋、灑水、蓄水養(yǎng)護或噴刷養(yǎng)生液養(yǎng)護；冬季施工時，由于環(huán)境氣溫較低，一般可利用保溫材料提高新澆筑砼表面和四周溫度，減少砼的內(nèi)外溫差。
　�。�2）在混凝土養(yǎng)護階段的溫度控制應(yīng)遵循以下幾點
　　1）為了掌握大體積砼的溫升和降溫的變化以及各種材料在各種條件下的溫度影響，需要對砼進行溫度監(jiān)測控制。大體積砼的溫度變化在1～72h變化最大，這段時間要每2h測量一次，4～7d每4h測量一次，其后為8h一次，整個測量過程時間不少于20d，并作詳細記錄，整理繪制溫度曲線。測溫可采用埋鋼管和采用測溫裝置等方法。
　　2）經(jīng)測溫如觀測到砼內(nèi)部最高溫度與大氣溫度之差超過規(guī)定極限值時，要立即采取降溫措施，降低砼內(nèi)部溫度，控制砼內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生，常見的方法有導(dǎo)溫管加冷卻水循環(huán)方法來降低砼內(nèi)部溫度。
　　五、結(jié)語
　　大體積混凝土施工中的裂縫控制是一個系統(tǒng)工程，在工程實踐中要根據(jù)具體的要求進行控制，不可盲目地嚴格要求從而帶來大量的浪費。同時，要從設(shè)計、施工、材料等各個方面綜合采取措施，來控制裂縫的產(chǎn)生和開展，只有這樣才能取得預(yù)期的效果。
　　
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　　1、塊體基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)規(guī)程（YBJ224-91）
　　2、王鐵夢·建筑物的裂縫控制     上海技術(shù)出版社1987
　　3、張廷榮等編著·建筑工程抗裂堵漏  河南科學(xué)技術(shù)出版社 2001
　　4、姚謹英主編·建筑施工技術(shù)（第一版） 北京建筑出版社
　　5、龔仁杰主編·混凝土工程施工新技術(shù)   北京中國環(huán)境科學(xué)出版社

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