防止大体积混凝土裂缝的措施

基础大体积混凝土施工多采用塔吊或泵送工艺, 分层连续浇筑, 一次成型。基础厚度一般为0.8m~3m, 容易产生破坏性裂缝或贯穿裂缝, 大体积混凝土施工裂缝是常见的质量通病。

1 裂缝原因分析

(1) 水泥水化热的影响是大体积混凝土出现裂缝的重要原因。水泥水化反应是一个放热过程, 该热量聚集在厚大混凝土内部不易散失, 造成混凝土内部温度过高, 表面温度低, 形成内外温差。降温时内部混凝土对其外部的收缩形成约束, 表面将产生很大的拉应力。当混凝土在该龄期所能达到的抗拉强度不足以抵抗这种应力时, 就会在混凝土表面出现裂缝。

(2) 外界气温的变化也是混凝土产生裂缝不可忽视的因素之一。外界气温越高, 混凝土的浇筑温度也越高。气温的急剧升降会增加混凝土内外的降温幅度, 这对大体积混凝土施工是不利的。因为混凝土浇筑后在内部形成的最高温差, 是由水泥水化热的温度、浇筑温度以及结构物的散热降温等各种温度的总和。温度应力是由混凝土内部温差引起温度变形造成, 温差越大, 温度应力就越大, 表面裂缝越明显。

(3) 混凝土表面干燥收缩引起施工裂缝。拌和水中约有20%的水分是水泥硬化必需的, 其余80%的自由水需要蒸发, 自由水的逸散一般不引起收缩, 但当混凝土过于干燥而形成吸附水脱水时, 其伴随的干燥收缩则不容忽视。厚大结构混凝土表面干缩快, 中心部位干缩慢, 表面干缩受到中心部位的约束, 将在表面产生拉应力, 促使裂缝产生。

2 防止裂缝的措施

预防温差裂缝, 可以从控制温度、完善设计、改进施工工艺和减少约束条件等方面考虑。施工中常用如下措施来控制裂缝。

(1) 合理选择拌制混凝土的原材料、外加剂及其配合比, 以降低水泥水化热。拌制混凝土时尽量选用铝酸三钙和硅酸三钙含量低的低水化热水泥, 以减少水化放热量;选用高强水泥以减少水泥用量、降低水化热;合理掺加适量的木质素磺酸钙减水剂等外加剂, 以改善混凝土性能、降低水灰比、推迟水化放热, 防止混凝土的初期收缩裂缝;控制砂的含量不大于3%, 石子的含泥量不大于1%, 选用粒径较大的石子以减少孔隙率和用水量, 降低水泥用量和水化热。

(2) 制定合适的允许温差。控制混凝土的内外温差可减小温度应力、防止发生裂缝。混凝土所允许的内外温差与混凝土所在龄期的极限拉伸值有关, 由于该值难以测定, 施工中也可用混凝土抗拉强度确定允许温差。施工前科参照规范标准并结合本工程进行温度应力和混凝土特性分析, 制定本工程允许温差标准。混凝土浇筑应进行热工计算, 混凝土浇筑温度和水化热温度之和即最高温度。通常控制最高温度与表面温度之间的差值以及表面温度与外界气温的差值均在25℃以内。

(3) 采取适当温度控制措施。混凝土成型后, 对混凝土内部和表面进行温度监测, 保持内外温差在允许范围内。例如采用电阻测温法对基础大体积混凝土测试。一般沿高度500mm~700mm、体积单元1m3左右设一测温点。前5d每3h测温一次, 5d后每6h测温一次, 连续进行10d~15d。混凝土浇筑温度降到周围环境温度以下时, 可形成负的初始温差, 这种温差初期将在混凝土表面引起压应力, 抵消内外温差引起的表面拉应力而防止裂缝。降低浇筑温度的措施有:对石子预浇冷水并遮盖防晒;加冰屑或冰水搅拌混凝土;运输中容器加盖防晒等。

(4) 加强混凝土的施工质量管理, 采取技术措施控制裂缝的开展。例如在坚硬地基或厚大混凝土垫层上浇筑大体积混凝土时, 可在基底浇筑浇热沥青胶并铺砂子以减小约束作用;在泵送混凝土施工时, 最后一层混凝土振捣后, 为防止其表面较厚的水泥浆层造成干缩裂缝, 可在混凝土初凝前1h~2h用粒径10mm~20mm碎石均匀撒在混凝土表面后拍实, 并用木抹子收光;混凝土浇筑成型后腰根据测温掌握的温度变化情况及时进行养护, 可用草袋覆盖或蓄水养护保持表面湿润, 以防早期干缩造成裂缝。通常气温低季节施工的混凝土, 浇筑后可立即保温, 气温高季节施工的混凝土, 应在混凝土降温后才保温, 因为高温时混凝土浇后1-3d是升温期, 过早保温会提高混凝土最高温度, 使内部温差加大, 在基础约束较大时出现内部裂缝的危险加大;对基础工程大体积混凝土, 拆模后应缩短结构暴露时间, 尽快组织验收后覆土回填, 以使结构物具有相对的温度, 防止外露部分温度变化带来混凝土后期收缩变化而出现裂缝。通过改进施工工艺, 加强混凝土的施工质量管理, 可有效提高混凝土的抗裂缝能力。

摘要：梅花井煤矿土建工程量较大, 基础大体积混凝土施工采用塔吊工艺, 分层连续浇筑一次成型。容易产生贯穿裂缝, 本文从水泥水化热的影响、外界气温的变化、混凝土表面干燥收缩三个方面分析了混凝土出现裂缝的原因。从控制温度、完善设计、改进施工工艺和减少约束条件方面考虑。采取控制裂缝的措施。

关键词：大体积混凝土施工,塔吊工艺,裂缝,措施