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        土木施工中大體積混凝土裂縫成因分析

        2021-11-24 10:08:15
        商品與質(zhì)量 2021年11期
        關(guān)鍵詞:混凝土結(jié)構(gòu)施工

        中咨工程管理咨詢有限公司 北京 100037

        1 大體積混凝土裂縫的成因

        1.1 溫度裂縫

        由于混凝土結(jié)構(gòu)中心的熱量同邊緣處的熱量相比散發(fā)得更為緩慢一些。所以,這種熱量散發(fā)而使得溫度應(yīng)力呈現(xiàn)出一種熱脹冷縮、內(nèi)外不均的現(xiàn)象。同時,混凝土結(jié)構(gòu)在熱脹冷縮時,還會出現(xiàn)張拉應(yīng)力。當所釋放的水化熱在與外界環(huán)境進行熱量交換過程中,混凝土的局部溫度會形成溫度差,當溫度差形成的張拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強度閾值時,混凝土的抗拉性能則不足以抵抗溫度差造成的張拉應(yīng)力,從而使得混凝土的表面或者是結(jié)構(gòu)內(nèi)部會出現(xiàn)部分裂紋的現(xiàn)象,在嚴重的情況下,整個混凝土的結(jié)構(gòu)都會出現(xiàn)裂紋,乃至造成嚴重的安全隱患。

        1.2 收縮裂縫

        在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中,收縮裂縫往往分干燥收縮裂縫和塑性收縮裂縫?;炷猎跐仓瓿珊?,其所處的自然環(huán)境(溫度、濕度條件等)存在較大差異,這種差異造成了所產(chǎn)生的裂紋表現(xiàn)出不同的形態(tài),于是干燥收縮裂縫又進一步被劃分為干燥裂縫和收縮裂縫。其中,大體積混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑成型后,靠近表面的水分蒸發(fā)較快,而結(jié)構(gòu)內(nèi)部中心區(qū)域的水分蒸發(fā)較快,在內(nèi)外部形成濕度梯度,這種梯度過大時則會造成干燥裂縫。

        2 大體積混凝土裂縫的控制技術(shù)

        2.1 優(yōu)化混凝土的配合比

        計算出大體積混凝土所需要的材料和用量,以便得到最佳配合比,配合比應(yīng)當在符合施工強度的前提下,減少水泥的使用量。在大體積混凝土的材料中,砂、石、骨料以及水泥是關(guān)鍵。一般選用二區(qū)中砂,含泥量應(yīng)當小于1%的石子,碎石的粒徑在5-31.4mm之間;骨料在混凝土中,一般占有79.5%-83.2%的絕對體積,因此骨料選擇至關(guān)重要,一般選擇標準為優(yōu)良的級配、較小的巖石彈模、表面清潔無弱包裹層等;水泥的水熱化反應(yīng)會容易讓混凝土產(chǎn)生裂縫,因此,為了減少裂縫產(chǎn)生,可適當使用粉煤灰作為水泥的替代物,一般用量為14%-21%,需要注意的是粉煤灰的細度需要同水泥保持一致。

        2.2 混凝土澆筑質(zhì)量控制

        混凝土澆筑質(zhì)量可以從三方面控制。①分段分層。對于體積較大的混凝土來講,需要從上而下、分段分層進行澆筑,保證混凝土在澆筑之后的整體質(zhì)量能夠達到規(guī)定標準的要求。②全面分層。如果所澆筑的混凝土構(gòu)件其厚度比較大,則在澆筑時應(yīng)選擇全面分層的方式進行,在所澆筑的混凝土層初凝之后,方可進行下一層混凝土的澆筑作業(yè)。③斜面分層。嚴格控制大體積混凝土振搗的操作流程,逐步向上推進。

        2.3 混凝土溫度控制

        ①內(nèi)部控制。在對大體積的混凝土進行降溫之前,需要先將降溫水管預(yù)埋在混凝土的內(nèi)部。在澆筑結(jié)束之后,通過外接注水來降低混凝土的溫度。內(nèi)部控制的方式能夠有效地節(jié)約水資源,經(jīng)冷卻水管排出的水還能夠用于養(yǎng)護混凝土。在某些情況下,會出現(xiàn)自然注水難以達到理想的降溫目的。鑒于此,便需采用增壓泵對外接注水管進一步加壓。同時,也需要提前設(shè)計混凝土內(nèi)部的預(yù)埋冷卻水管。②外部控制。在混凝土表面經(jīng)過抹平處理后,需要結(jié)合相關(guān)施工規(guī)程實施相應(yīng)地養(yǎng)護(保溫保濕)措施。本工程中,在大體積混凝土澆筑體表面按照從上到下的順序依次鋪設(shè)設(shè)養(yǎng)護毯、土工布、塑料薄膜以達到表層保溫保濕的目的。

        3 工程案例研究

        3.1 工程概況

        某土木工程建筑面積8496.45m2,總基底面積4305.08m2,總地下建筑面積1947.76m2,總建筑面積10444.21m2,地下建筑面積為978.87m2。上部結(jié)構(gòu)體系為框架結(jié)構(gòu),建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級,抗震設(shè)防烈度為7 度,地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為丙級,基礎(chǔ)形式是采用筏型基礎(chǔ)。筏型基礎(chǔ)采用大體積混凝土澆筑。

        3.2 混凝土澆筑方案

        地下室底板采用商品混凝土泵送施工,板厚350mm。根據(jù)現(xiàn)場情況配備2 臺混凝土泵機進行施工。結(jié)合以往施工經(jīng)驗,在經(jīng)過深入研究之后,發(fā)現(xiàn)倘若混凝土泵機按照平均每小時內(nèi)泵送量30m3的話,即每日供應(yīng)量600m3,混凝土量約350m3,計劃350÷60=5.8h 澆筑。底板混凝土由西往東,進行澆筑,需要在各澆筑帶上選擇分段斜面推進的方法來進行。同時,還需要根據(jù)每臺混凝土泵澆筑強度30m3/h 計算,控制寬度約12.6m,水平長度6m,每一澆筑帶混凝土澆搗量=12.6×6×0.8=60.5m3,其余澆筑帶類推。根據(jù)上述計算混凝土緩凝時間不少于6h,根據(jù)項目進展時間預(yù)計混凝土底板施工時間在夏季,要求混凝土緩凝時間為8h,可滿足澆筑要求。混凝土澆搗布置2 個澆筑帶,分南北2 個施工點,然后在每個施工段設(shè)置一個振搗小組,每個振搗小組需要配備3 條軟軸振搗器和6 名振搗工,并于斜面上、中、下段設(shè)置振搗器,在此需注意混凝土不可集中堆放,先振搗出料口處混凝土,再進行全面振搗。在振搗過程中,需滿足以下要求:①在使用振搗棒時,為了防止漏振,需要保證直的或傾斜的方向能夠統(tǒng)一,在振搗時插點需保持600mm 的距離,上、下層振動搭接50mm-100mm,每點振動時間應(yīng)當集中在20min-30min。不過,在二次振搗之前,需要保證二次振搗后,混凝土仍可以塑性閉合。

        3.3 加強大體積混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護

        混凝土的養(yǎng)護是保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要流程,更是預(yù)防裂縫發(fā)生的重要措施,因此要做好保溫養(yǎng)護工作。在保溫養(yǎng)護過程中要做好結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差、降溫速率等數(shù)據(jù)的詳細記錄,以便于后續(xù)進行數(shù)據(jù)分析。為保證養(yǎng)護效果,混凝土保溫養(yǎng)護的周期至少在2 周以上,養(yǎng)護結(jié)構(gòu)的標準為混凝土表面、環(huán)境溫度差小于20℃,此時方可拆除保溫覆蓋面,否則需要采取合理的降溫措施,直到溫差小于20℃為止。養(yǎng)護過程中可以選擇適用的養(yǎng)護劑,以提高混凝土表面的濕潤度,減少干縮裂縫的發(fā)生;此外,大體積混凝土體積大,養(yǎng)護不當更易出現(xiàn)裂縫問題,因此大體積混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護尤其重要,可采用自動采集設(shè)備實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差、降溫速率。如有必要可在混凝土結(jié)構(gòu)表層涂抹薄膜養(yǎng)護液,其可以在混凝土表面結(jié)一層防水隔離層,既能維持結(jié)構(gòu)所需的水分,又能夠提高水化操作的效能。

        4 結(jié)語

        大體積混凝土在土木工程中的應(yīng)用也愈來愈頻繁。在這種發(fā)展背景之下,若想實現(xiàn)良好的施工效果,在施工時不僅需要控制混凝土的強度、黏結(jié)性等,還需要細化大體積混凝土的施工技術(shù)以及施工工藝,切實地控制大體積混凝土構(gòu)件或結(jié)構(gòu)在施工完成以及長期使用過程中裂縫的產(chǎn)生。施工時,需要合理部署施工進度,并制定出科學(xué)的澆注方案,采取科學(xué)的降溫措施,以便能夠保證施工的整體質(zhì)量。

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