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        建筑大體積混凝土溫度裂縫原因及措施

        2014-07-21 00:13:40荀輝
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年22期
        關(guān)鍵詞:溫度裂縫大體積混凝土措施

        荀輝

        摘 要:大體積混凝土在當(dāng)今高層建筑及大型設(shè)備基礎(chǔ)中的應(yīng)用越來越多。但混凝土溫度裂縫這個問題仍是建筑工程中面臨的一大技術(shù)難題。文章通過對大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生原因及影響因素進(jìn)行分析,提出采取有效防止裂縫產(chǎn)生的措施。

        關(guān)鍵詞:大體積混凝土;溫度裂縫;原因;措施

        前言

        隨著高層及超高層建筑、大型設(shè)備基礎(chǔ)在我國大中城市的出現(xiàn),大體積混凝土應(yīng)用越來越廣泛。但由于其尺寸龐大,水泥水化熱散發(fā)困難,使得混凝土澆筑后內(nèi)外溫差大,這樣大體積混凝土就容易產(chǎn)生嚴(yán)重的裂縫,從而降低混凝土的強(qiáng)度、整體性以及抗?jié)B能力等。因此,必須找出迫使大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的原因,并采取行之有效的控制措施。

        1 大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的原因

        大體積混凝土溫度裂縫是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。第一,其內(nèi)部溫度發(fā)生變化引起應(yīng)力和應(yīng)變;第二,混凝土具有自身的強(qiáng)度和抵抗變形的能力?;炷翜囟茸兓a(chǎn)生的變形受到內(nèi)、外部的約束后,產(chǎn)生很大的應(yīng)力。當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土所能承受的抗拉強(qiáng)度時,就會出現(xiàn)裂縫。具體來講,是由于混凝土結(jié)構(gòu)在硬化期間,水泥放出大量的水化熱,這樣內(nèi)部溫度不斷上升,形成內(nèi)外溫差,隨著內(nèi)外溫差的不斷加大,混凝土表面受到很大的拉應(yīng)力,而它的早期抗拉強(qiáng)度比較低,這樣就形成了裂縫。而這種溫差只存在混凝土表面,離開表面就減弱了,這就是裂縫為什么只存在混凝土面層,而表層以下結(jié)構(gòu)仍然完整的緣故。另外混凝土結(jié)構(gòu)溫差較大,受到外界約束力時,在沒有采取特殊降低措施、放松或取消約束時,易發(fā)生貫穿溫度裂縫。

        1.1 水化熱為主要因素

        大體積混凝土在水化熱時,由于斷面較厚,水泥放出的熱量聚集在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部,而不易散失。有實(shí)驗測試證明:水泥水化熱能引起20℃~30℃的升溫,甚至更高。可見,水泥水化熱是大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的主要因素?;炷恋膶?dǎo)熱性能差,在澆筑初期混凝土強(qiáng)度和彈性模量都比較低,水化熱引起的急劇升溫約束不是很大,引起的溫度也不大,但隨著混凝土期齡的增加,其彈性模量也跟著增高,因而對混凝土內(nèi)部降溫收縮的約束也就越來越大,直到產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。

        1.2 外界溫度的差異

        在大體積混凝土施工過程中,其澆筑溫度常受到外界氣溫的變化影響。外界氣溫越高,混凝土的結(jié)構(gòu)溫度也就越高;若外界溫度下降,將會增加混凝土降溫幅度,特別在外界氣溫突然降低時,會增加混凝土內(nèi)外溫差。而溫度應(yīng)力是由溫差引起的變形造成,溫差越大,溫度應(yīng)力也就越大。在外界溫度較高時,大體積混凝土內(nèi)部不易散熱,有時溫度高達(dá)60~65℃,此外還有很大的延續(xù)時間。由此可見,防止混凝土內(nèi)外溫差過大引起的溫度應(yīng)力非常重要。

        1.3 混凝土的收縮變形

        泵送混凝土具有流動性和抗裂性的特點(diǎn),而這兩點(diǎn)又相互矛盾。因此在滿足泵送塌落度的條件下應(yīng)盡量降低水灰比。在控制混凝土的收縮性及提高抗裂性時,就應(yīng)該嚴(yán)格控制砂、石骨料和含水率,并利用計算機(jī)自動調(diào)整配料的水灰比。必要時調(diào)整水泥水灰比,減少用水量。在混凝土水泥水化過程中常發(fā)生收縮變形,而只有少數(shù)為膨脹變形??梢?,混凝土收縮變形產(chǎn)生的應(yīng)力不容忽視。

        2 大體積混凝土溫度裂縫的控制措施

        從上文可以看出,大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因有很多種,因此在施工時應(yīng)結(jié)合各種因素,控制混凝土的入模溫度,縮小混凝土內(nèi)外溫差,延長降溫速率等,以此減少混凝土的收縮變形帶來的影響。主要控溫措施有以下幾種。

        2.1 溫度控制采取的措施

        入模溫度、最高溫度、養(yǎng)護(hù)溫度是大體積混凝土溫度控制中主要考慮的三個方面。其中入模溫控,取決于混凝土入模時各種原料的初始溫度。在施工時,加冰冷卻拌合水、骨料、水泥等,在外界溫度較低時澆筑混凝土,在運(yùn)輸時采取麻袋覆蓋噴水冷卻降溫。最高溫控:在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管,通入冷卻水,降低內(nèi)部最高溫度。這種方法具有適用性好、比較靈活的特點(diǎn)。養(yǎng)護(hù)溫控:采用混凝土表面保溫法,降低混凝土內(nèi)外溫差,這樣可以減少大體積混凝土的裂縫,特別是表面的裂縫。

        2.2 降低混凝土的內(nèi)溫

        通過大量實(shí)驗證明,水泥的用量能直接影響混凝土水化熱溫升。由此可見,在進(jìn)行混凝土配比時,在滿足混凝土施工時要求應(yīng)盡量減少水泥用量。為防止溫度裂縫,減低水熱溫升,應(yīng)利用雙摻技術(shù),以粉煤灰替代部分水泥。合理選擇混凝土的配合比。

        合理選擇水泥類型、嚴(yán)格控制水泥用量。優(yōu)先選用425R普通高標(biāo)號水泥,減少水泥用量。充分利用礦渣硅酸鹽水泥的特性,減少水化熱,降低混凝土溫度。充分利用混凝土后期強(qiáng)度,降低水泥量,推遲水化熱峰值期。

        嚴(yán)格控制骨料級配和含泥量。骨料宜選擇10~40mm連續(xù)級配碎石,中砂宜選系度模數(shù)在2.80~3.00(砂率控制在40%~45%)。其中砂石的含泥量不用超過1%,且不得混有其他雜質(zhì)。

        選擇適當(dāng)?shù)膿胶狭虾屯饧觿_x擇粉煤灰作為摻合料,可替代部分水泥,降低水化熱。同時它還可以減少混凝土中水的用量,減少泌水和離析現(xiàn)象的發(fā)生。提高混凝土的后期強(qiáng)度,便于抗裂。采用緩凝高效減水劑FDN,可以減緩水泥水化熱的速度,利于水化熱量的散失,減低混凝土內(nèi)部的溫度,能有效避免溫度裂縫的產(chǎn)生。另外,在混凝土中摻入適量的UEA膨脹劑,可以有效防止混凝土產(chǎn)生裂縫,提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。

        2.3 斜面分層法施工工藝

        在大體積混凝土施工中,采用“定段定點(diǎn),一個坡度,薄層澆筑,循序推進(jìn),一次到頂”的方法稱之為斜面分層法。這種方法根據(jù)泵送大體積混凝土的特點(diǎn)和工程的實(shí)際情況來決定。它能很好的適應(yīng)泵送工藝,減少混凝土運(yùn)輸管道經(jīng)常拆洗、接長的特點(diǎn),不僅提高了泵送效率,還簡化了混凝土泌水處理,保證了上、下層混凝土澆筑間隔不超出初凝的時間限制。根據(jù)混凝土泵送時形成的一個自然的坡度,在每個澆筑帶的前后布置兩道振動器。為解決上部混凝土密實(shí)情況,第一道振動器應(yīng)布置在混凝土出料口處。為確保下部混凝土的密實(shí)情況,在混凝土坡腳處布置第二道振搗器。這樣隨著混凝土澆筑工作的推進(jìn),振動器也相應(yīng)的跟著推進(jìn),已確保混凝土的施工質(zhì)量。

        2.4 施工溫度的監(jiān)測

        為了及時掌握大體積混凝土各個部位溫度的變化,應(yīng)對其內(nèi)部各部位進(jìn)行溫度監(jiān)測,這樣可以有效的采取措施降低其內(nèi)部溫度,保證工程質(zhì)量。在混凝土澆筑1~5d,這個階段混凝土溫升最快,在這期間,應(yīng)每30分鐘讀取一次數(shù)據(jù),此后讀取時間可延長。比如,在6~20d,可每3小時讀取一次數(shù)據(jù);21~30d,可每6小時讀取一次數(shù)據(jù)。

        2.5 后期養(yǎng)護(hù)

        澆筑施工完成拆模后,應(yīng)及時回填土或進(jìn)行覆蓋保護(hù)。以防混凝土早、中期由于天氣變化影響混凝土內(nèi)外溫差變化,產(chǎn)生裂縫。對于大體積混凝土的養(yǎng)護(hù),在滿足強(qiáng)度增長需要的同時,還要進(jìn)行人工控制溫度的變化,以防混凝土開裂。

        3 結(jié)束語

        大體積混凝土溫度裂縫控制非常復(fù)雜,它是一項技術(shù)性強(qiáng)的系統(tǒng)工程,涉及到很多因素。因此,在以后的大體積混凝土施工中,應(yīng)因地制宜,采取完善的技術(shù)措施,認(rèn)真做好每一個施工環(huán)節(jié),就能更好的控制混凝土裂縫問題的出現(xiàn)。

        參考文獻(xiàn)

        [1]杜建豹.大體積混凝土溫度裂縫防治措施[J].陜西建筑,2010(1).

        [2]張占偉.大體積混凝土溫度裂縫成因與控制[J].山西建筑,2010(1).

        [3]龔亮.大體積混凝土溫度裂縫的原因分析及防治對策[J].山西建筑,2011(7).

        [4]李海明,蘆錦屏.控制大體積混凝土溫度裂縫的對策[J].今日科苑,2013(3).

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