大面积混凝土裂缝防治

大面积混凝土裂缝防治
王京燕
【摘要】所谓大体积混凝土,即为体积较大又就地浇筑、成型和养护的混凝土。JGJ55- 2000 普通混凝土配合比设计规程定义为:“ 混凝土结实体最小尺寸等于或大于 1m,或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。大体积混凝土最主要的特点是以大
为单位施工,由于体积厚大,水泥水化时放出的热量难以散发,在内部蓄积起来,引起结构内部温度升高,形成较大的内外温差,导致混凝土结开裂。由此看来,大体积混凝土工程施工的技术难题是如何控制混凝土内部的温升,以防止裂缝的发生。文中结合某工程实际,对大体积混的裂缝问题从设计、施工、原材料供应等方面进行控制,提出了一些综合防止措施。
【关键词】混凝土; 裂缝; 防治措施; 配合比
0.引言
混凝土结构出现裂缝是一个相当普遍的现象, 是一个长期困扰着建筑工程技术人员的技术难题。由于荷载裂缝的分布规律性强, 试验工作容易开展, 国内外已经进行了较为深入的研究。然而对于大体积混凝土等危害较大的间接作用裂缝, 由于影响因素和分布规律的复杂性, 对它们的研究工作却开展得较少, 控制方法也不够明确具体。大体积混凝土与普通钢筋混凝土结构相比, 具有结构厚、体形大、混凝土用途多, 工程条件复杂和施工技术要求高等特点。除了必须满足普通混凝土的强度、刚度、整体性和耐久性等要求之外, 其主要问题就是如何控制温度裂缝的产生和发展。因此, 本文将系统地介绍大体积混凝土温度裂缝的产生原因及其基本控制措施, 为实际中的应用提供一个参考。
1.体积混凝土温度裂缝的产生原因
体积混凝土温度裂缝的产生有水泥水化热、外界气温的变化、约束条件的变化, 和混凝土的收缩变形等因素。水泥水化过程中产生一定的热量, 而大体积混凝土结构一般断面较厚, 水化热聚在结构内部不易散失, 引起急剧升温, 在建筑工程中一般为 20℃一 30℃甚至更
高。水泥水化热引起绝热温升, 与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关, 并随混凝土的龄期按指数关系增长, 一般在 10 天一 12 天接近于最终绝热温升。由于结构物在一个自然散热条件中, 实际混凝土内部的最高温度多数发生在混凝土浇筑的最初 3 天一 5 天。随着混凝土龄期的增长, 弹性模量的增高, 对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大, 以致产生很大的拉应力, 当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种应力时, 开始出现温度裂缝。大体积混凝土在施工期间, 外界气温变化的影响很大。混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的要加之和, 外界气温愈高, 混凝土的结构温度也愈高, 如外界温度下降, 会增加混凝土的降温幅度, 特别是在外界气温骤降时, 会增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度。温度应力是由温差引起的变形造成的, 温差愈大, 温度应力也愈大。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可达 60℃一 65℃, 并且有较大的延续时间。在这种情况下研究合理的温度控制措施, 防止混凝土内外温差引起的过大温度应力显得更为重要。结构在变形变化时, 必然受到外界条件阻碍其变形, 即约束条件。
2.体积混凝土温度裂缝的基本控制措施
对于控制混凝土的收缩和提高抗裂性是必要的。混凝土在水泥水
化过程中产生的体积变形, 多数是收缩变形, 少数为膨胀变形。由于混
凝土收缩变形引起的温度应力是不可忽视的。影响混凝土收缩的因素
很多, 主要是水泥品种和混和材、外加剂及施工工艺, 特别是养护条
件。
2.1 选择合适的原材料及科学的配合比
混凝土是由水, 水泥和骨料拌合而成的非均质材料, 在进行裂缝控制时, 也可以从混凝土的组成成分入手, 达到控制裂缝的目的, 包括合理地选择水泥的种类、合格的骨料及级配和选择合适的外加剂及其用量。为控制大体积混凝土的内部最高温度, 宜优先选用低水化热水泥, 并最大限度降低水泥用量。与此同时, 掺加必要的混凝土掺合材料, 延缓混凝土终凝时间, 由此而论, 矿渣水泥应成为大体积混凝土选择时的首选, 但必须注意矿渣水泥收缩量较大的特性, 应考虑到其可能产生的收缩应力。
2.2 选择合适的施工方法
同的施工方法不仅能降低大体积混凝上内的最高温度, 还能减小混凝土的内外温差, 有效地降低温度裂缝的产生, 达到控制裂缝的目的。为了有效降低大体积混凝土的内外温差, 在大体积混凝土施工过程中常采用分块浇筑。分块浇筑又可分为分层浇筑法和分段跳仓浇筑法两种。分层浇筑法目前有全面分层法、分段分层法、斜面分层法 3 种浇筑方案。在时间允许的条件下, 可将大体积混凝土结构采用分层多次浇注筑, 施工层之间的结合按施工缝处理, 即薄层浇注筑技术, 它可以使混凝土内部的水化热得以充分地散发, 但这里应该注意的是分层浇筑的间歇时间。
2.3 合理的结构设计措施
适当的地基处理是为了减小地基对混凝土基础的阻力, 以减小温度应力.避免发生温度裂缝。当地基为软土层时, 可以优先考虑采用砂垫层加固地基, 砂垫层不仅可以提高地基的承载能力, 减小地下水或地表水的影响, 而且还可以减小地基对混凝上基础产生的约束作用;当地基为坚硬的基岩或老混凝土基层时, 可考虑在基础底部设里滑动层, 例如可以在基础底部油两道热沥青, 然后再铺设一层油毡, 也可以铺设砂卵石层、沥青砂浆层等。为了控制大体积混凝土的表面收缩裂缝, 可以适当采取在承台表面合理增加分布增加钢筋量的措施, 虽然单靠增加分布钢筋用量能防止裂缝出现, 但适当增加分布钢筋用量以加强结构的整体性减小温度裂缝的宽度。
2.4 做好测温控制措施
为了做好混凝土的测温监测工作, 尽一步摸清大体积混凝土水化热的多少, 不同深度处温度升降变化规律, 必须有一个良好的测温方案。对测温点的布 t。测温的延续时间和次数, 应能概括混凝土内部温度场的变化情况, 应在不同的深度下测温管, 表皮 IOOmm一, 50mm
必须测温, 否则内部易生裂缝, 降低强度。发现问题便于采取对策措施。
2.5 合理及时的养护措施
实践证明, 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寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。
3.结语
大体积混凝土工程施工的关键技术是控制混凝土内部的温升,以防止裂缝的发生。应从原材料选择、混凝土配合比设计、结构设计与施工工艺等方面提出相应的综合防止措施。施工实践表明,采取系统防止措施,可以有效防止裂缝产生,确保施工质量,延长使用寿命。
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