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        防止大體積混凝土裂縫的施工措施

        2010-07-27 06:40:40張黎明
        關(guān)鍵詞:變形混凝土施工

        張黎明

        (浙江東方藍(lán)海置地有限公司,浙江 嘉興 314000)

        1 大體積混凝土裂縫問題的分析

        1.1 溫度變形

        混凝土的溫度變形由兩部分組成:(1)在混凝土硬化過(guò)程中,由于水泥的水化產(chǎn)生大量熱量,大體積混凝土內(nèi)部因?yàn)樯崧蛊錅囟壬?,產(chǎn)生內(nèi)外溫差,內(nèi)部混凝土膨脹,而外部混凝土經(jīng)散熱,溫度降低而收縮,形成表面裂縫。(2)由于環(huán)境溫度的變化,根據(jù)混凝土熱脹冷縮的性質(zhì),在溫度下降后混凝土必將產(chǎn)生收縮而產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉應(yīng)力時(shí),將產(chǎn)生裂縫。

        1.2 干縮變形

        混凝土的干縮變形是由于混凝土中水分蒸發(fā)而引起的。當(dāng)混凝土在空氣中硬化時(shí),其中的水分會(huì)逐漸蒸發(fā),使水泥石中的膠凝體逐漸干燥而產(chǎn)生收縮,從而產(chǎn)生干縮變形。在混凝土受到某種約束的情況下,干縮變形會(huì)使混凝土出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力,特別是在初凝階段,由于混凝土抗拉強(qiáng)度十分低,容易引起混凝土開裂。

        1.3 荷載作用下變形

        在荷載作用下,當(dāng)構(gòu)件界面產(chǎn)生拉應(yīng)力時(shí),會(huì)引起拉伸變形,當(dāng)構(gòu)件截面產(chǎn)生壓應(yīng)力時(shí),會(huì)引起壓縮變形。當(dāng)截面上的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),構(gòu)件就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

        2 大體積混凝土施工技術(shù)

        2.1 技術(shù)方案的論證

        在澆筑混凝土的施工前組織業(yè)主、監(jiān)理、混凝土攪拌站和總包方的有關(guān)專家進(jìn)行方案的技術(shù)論證。對(duì)攪拌站的混凝土的要求;對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)準(zhǔn)備情況的要求;對(duì)現(xiàn)場(chǎng)澆注順序和機(jī)械布置,車輛調(diào)度的要求;對(duì)周邊施工道路通行狀況和居民情況的了解;突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案。

        2.2 混凝土原材料選型

        2.2.1 水泥的選擇

        大體積混凝土選用的水泥要控制水化熱、堿含量等。水泥供應(yīng)充足,保證能力強(qiáng),堿含量指標(biāo)0.69%,各項(xiàng)指標(biāo)均滿足GB175-1999規(guī)定的要求。

        2.2.2 骨料的選擇

        砂:采用低堿活性集料,砂子細(xì)度模數(shù)在2.3~2.6之間,含泥量小于2%;砂各項(xiàng)指標(biāo)均滿足JGJ52-92所規(guī)定的要求,且為B種低堿活性集料。

        石:選用低堿活性集料,石子的最大粒徑為25mm,含泥量少于1%,各項(xiàng)指標(biāo)均滿足JGJ53-92規(guī)定的要求,且為B種低堿活性集料。

        2.2.3 外加劑的選擇

        密實(shí)劑:它的摻入一方面起抗?jié)B防水作用,另一方面可以對(duì)混凝土收縮進(jìn)行補(bǔ)償,對(duì)防裂有積極的作用,各項(xiàng)指標(biāo)符合JC476-2001規(guī)定的要求。

        防凍劑:冬季施工選用復(fù)合外加劑(液),其具有減水、泵送、緩凝、防凍等作用。選用該防凍劑基于以下幾方面考慮:降低水灰比,減小單方用水量;改善砼和易性,便于施工;適當(dāng)延長(zhǎng)砼凝結(jié)時(shí)間,減小坍落度損失值,增加砼可泵性,同時(shí)延長(zhǎng)水泥的集中放熱時(shí)間,便于大體積砼施工;提高混凝土的抗凍性能,防止混凝土在負(fù)溫下受凍。

        2.2.4 配合比的設(shè)計(jì)

        為了保證工程混凝土的質(zhì)量,在混凝土配合比設(shè)計(jì)上提高混凝土抗?jié)B等級(jí)0.2mpa,水灰比控制在0.4~0.5。砂率控制在40%~45%,混凝土膠凝材料控制在440kg/m3之內(nèi)。初凝時(shí)間控制在12小時(shí)以上。基于上述的要求并結(jié)合原材料及實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn),初步確定混凝土的水灰比為0.40,砂率為43%進(jìn)行混凝土配合比的設(shè)計(jì)。

        2.2.5 堿含量的計(jì)算

        堿含量=水泥帶入堿量+外加劑帶入的堿量+粉煤灰?guī)氲膲A量×15%+礦渣粉帶入堿量×50%

        氯離子含量=氯離子的含量=(水泥帶入的氯離子量+外加劑帶入的氯離子量+膨脹劑帶入的氯離子量)÷(膠凝材料的用量)

        按照上述進(jìn)行計(jì)算,堿和氯離子的含量計(jì)算結(jié)果見下表

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        2.2.6 混凝土坍落度的要求:

        混凝土的出機(jī)坍落度控制在18±2cm,確?;炷恋竭_(dá)工地時(shí)的坍落度為16±2cm。

        3 溫度的控制和防止裂縫的措施

        3.1 采用改善骨料級(jí)配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量。

        3.2 攪拌混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度。

        3.3 熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,最好控制在500mm以內(nèi),以便于表面散熱;第二層澆筑必須在第一段砼初凝前澆筑完畢。

        3.4 根據(jù)混凝土澆注面積,在混凝土上中下部設(shè)置一定數(shù)量測(cè)溫管,定時(shí)測(cè)定內(nèi)外溫度,前4天每2h測(cè)一次,5-7天每4h測(cè)一次,8-15天每天一次,并及時(shí)記錄,確?;炷羶?nèi)外溫差控制在25以內(nèi),做到及時(shí)觀察,出現(xiàn)溫度超偏,可通過(guò)調(diào)整養(yǎng)護(hù)方式來(lái)降低溫差。

        3.5 規(guī)定合理的拆模時(shí)間,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度,加強(qiáng)保溫養(yǎng)護(hù)措施,現(xiàn)場(chǎng)通常采取措施為混凝土澆注后先覆蓋一層塑料薄膜,用麻袋裝鋸末,厚度80~100mm進(jìn)行中層覆蓋,最后覆蓋1-2層100mm厚巖棉被。

        3.6 夏季施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面及側(cè)邊,設(shè)置專人撒水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d,有條件的應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)側(cè)邊進(jìn)行覆土掩蓋,避免內(nèi)部水分蒸發(fā)過(guò)快,產(chǎn)生裂縫。

        改善約束條件的措施是:(1)合理地分區(qū)分塊;(2)避免基礎(chǔ)過(guò)大起伏;(3)合理的安排施工工序,避免過(guò)大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露。

        此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),防止表面干縮,特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫是十分重要,應(yīng)特別主注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的,因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

        在混凝土澆筑初期,由于水化熱的散發(fā),表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力,此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高,此時(shí)拆除模板,表面溫度驟降,必然引起溫度梯度,從而在表面附加一拉應(yīng)力,與水化熱應(yīng)力疊加,再加上混凝土干縮,表面拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值,就有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)。但如果在拆除模板后及時(shí)在表面覆蓋一些輕型保溫材料,如泡沫海綿等,對(duì)于防止混凝土表面產(chǎn)生過(guò)大的拉應(yīng)力,具有顯著的效果。加筋對(duì)大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小,因?yàn)榇篌w積混凝土的含筋率極低,只是對(duì)一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下,鋼的各項(xiàng)性能是穩(wěn)定,而與應(yīng)力狀態(tài)、時(shí)間及溫度無(wú)關(guān)。鋼的線脹系數(shù)與混凝土的線脹系數(shù)相差很小,在溫度變化時(shí)兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7~15倍,當(dāng)內(nèi)混凝土應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度而開裂時(shí),鋼筋的應(yīng)力將不超過(guò) 100~200kg/cm2,因此,在混凝土中想要利用鋼筋來(lái)防止細(xì)小裂縫的出現(xiàn)很困難,但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫一般就變的數(shù)目多、間距小、寬度與深度較小了。

        4 混凝土的早期養(yǎng)護(hù)

        實(shí)踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數(shù)是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成的,寒冷地區(qū)的溫度驟降也是容易形成裂縫的。因此說(shuō)混凝土的保溫對(duì)防止表面早期裂縫尤其重要;從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā),現(xiàn)場(chǎng)保溫應(yīng)達(dá)到下述要求:防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度,防止表面裂縫;防止混凝土超冷,應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土的使用期的穩(wěn)定溫度;防止老混凝土過(guò)冷,以減少新老混凝土間的約束。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        5.1 大體積混凝土的施工技術(shù)難點(diǎn)在于防裂,重點(diǎn)在于采取科學(xué)技術(shù)方案。

        5.2 大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因是多方面的,源頭是嚴(yán)把混凝土原材料質(zhì)量關(guān),重中之重是做好外加擠選型,并做到混凝土配合比設(shè)計(jì),在滿足強(qiáng)度的前提下嚴(yán)格控制水泥用量。選用低水化熱水泥,是控制裂縫的有效途徑,摻用膨脹劑和粉煤灰,可抵消混凝土冷縫和干縮裂縫。

        5.3 做到覆蓋保溫,嚴(yán)格控制混凝土內(nèi)外溫差,同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)。

        以上討論的只是控制裂縫的技術(shù)措施,實(shí)際施工中合理的施工組織、現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備、信息監(jiān)測(cè)等工作是保證技術(shù)措施的關(guān)鍵,必須給予足夠的關(guān)注。

        [1]蔡文堯.《大體積混凝土裂縫的分析和施工技術(shù)措施》《混凝土》雜志2005年第10期

        [2]郭正興,李金根.建筑施工[M].南京:東南大學(xué)出版社,1996

        [3]陳志明,管大慶.17000m3混凝土底板連續(xù)澆注技術(shù)[J].施工技術(shù),1994,(11):7-1

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