浅谈大体积混凝土裂缝的成因分析及控制措施

2022-09-11

1 大体积混凝土裂缝的成因和类型

大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝, 一方面是混凝土内部因素:由于内外温差而产生的;另一方面是混凝土的外部因素:结构的外部约束和混凝土各质点间的约束, 阻止混凝土收缩变形, 混凝土抗压强度较大, 但受拉力却很小, 所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时, 即会出现裂缝。各类型裂缝产生的主要影响因素如下。

1.1 收缩裂缝

混凝土的收缩引起收缩裂缝。混凝土的逐渐散热和硬化过程引起的收缩, 会产生很大的收缩应力, 如果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度, 就会在混凝土中产生收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量, 混凝土中的用水量和水泥用量越高, 混凝土的收缩就越大。选用水泥品种的不同, 干缩、收缩的量也不同。

1.2 温差裂缝

混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑, 浇筑后, 水泥因水化引起水化热, 由于混凝土体积大, 聚集在内部的水泥水化热不容易散发, 混凝土内部温度将显著升高, 而混凝土表面土则散热较快, 形成了较大的温度差, 使混凝土内部产生压应力, 表面产生拉应力, 此时, 混凝土龄期短, 抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度, 则会在混凝土的表面产生裂缝。温差裂缝的主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。

1.3 安定性裂缝

水泥的安定性不合格, 就会产生安定性裂缝。安定性裂缝表现为龟裂。

2 大体积混凝土施工过程中的预防措施

2.1 材料选择

2.1.1 水泥

水泥采用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土, 如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥等。水泥应不结块, 符合质量标准并有质保书和复验单。立窑水泥的安定性问题比较突出, 应严格控制、认真对待。而大型回转窑生产的水泥质量稳定、安定性合格率高。所以建议用大型回转窑生产的水泥。

2.1.2 骨料和砂

骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%~83%, 因此, 在选择骨料时, 应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。砂除满足骨料规范要求外, 应适当放宽石粉或细粉含量, 这样不仅有利于提高混凝土的工作性, 而且可提高混凝土的密实性、耐久性和抗裂性。有研究表明, 砂子中石粉比例一般在1 5%~1 8%之间为宜。

2.1.3 外加挤和水

尽可能按设计和规范掺用外加剂, 减少单位体积水泥用量, 外加剂应有质保书和复验单, 配制计量要正确。水应用不含有害物质的洁净水。

2.2 混凝土配合比

混凝土采用搅拌站供应的商品混凝土, 因此要求混凝土搅拌站根据现场提出的技术要求, 提前做好混凝土试配。混凝土配合比应提高试配确定。按照国家现行《混凝土结构工程施工及验收规范》、《普通混凝土配合比设计规程》及《粉煤灰混凝土应用技术规范》中的有关技术要求进行设计。

2.3 大体积混凝土施工

2.3.1 现场准备工作

浇筑混凝土时预埋的测温管及保温随需的塑料薄膜、草席等应提前准备好。根据现场实际情况, 划分好施工段, 并科学地确定施工浇筑顺序。项目经理部应与建设单位联系好施工用电, 以保证混凝土振捣及施工照明用。管理人员、施工人员、后勤人员、保卫人员等昼夜排班, 坚守岗位, 各负其责, 保证混凝土连续浇灌的顺利进行。

2.3.2 混凝土浇筑

浇筑方案, 除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外, 还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响, 常采用的方法有以下几种。

全面分层:即在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后, 再回头浇筑第二层, 此时应使第一层混凝土还未初凝, 如此逐层连续浇筑, 直至完工为止。采用这种方案, 适用于结构的平面尺寸一般不宜太大, 施工时从短边开始, 沿长边推进比较合适。必要时可分成两段, 从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。

分段分层:混凝土浇筑时, 先从底层开始, 浇筑至一定距离后浇筑第二层, 如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多, 所以浇筑到顶后, 第一层末端的混凝土还未初凝, 又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少, 不像第一种方案那样集中。这种方案适用于结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。

斜面分层:要求斜面的坡度不大于1/3, 适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始, 逐渐上移。按照工程实际情况选用科学的浇筑方法后, 保证混凝土浇筑质量。浇捣一般要求如下。

(1) 混凝土自由倾落高度不应超2米, 否则应用串筒、溜槽, 以保证混凝土不致发生离析现象。

(2) 振动棒快插慢拔。插点布置均匀排列, 逐点移动, 顺序进行, 不应遗漏, 移动间距一般不30mm~40mm。泵送混凝土浇筑速度本备足够的振动机械和人员。

(3) 浇筑混凝土时, 应经常检查观察模板、钢筋、预留孔和埋件, 发现问题及时纠正。

(4) 基础梁和板不能同时连续浇注, 在水平交接时, 应适当间歇1~2小时, 待混凝土沉实再继续浇捣, 以防“吊脚”。

2.3.3 大体积混凝土养护时的温度控制

大体积混凝土的养护, 不仅要满足强度增长的需要, 还应通过人工的温度控制, 防止因温度变形引起混凝土的开裂。温度控制就是对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行人为的控制。在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点。

(1) 混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于2 0℃;当结构混凝土具有足够的抗裂能力时, 不大2 5℃~3 0℃。

(2) 混凝土拆模时, 混凝土的温差不超过2 0℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。

(3) 采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管, 通入冷却水, 降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行, 还有常见的投毛石法, 均可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。

(4) 保温法是在结构物外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料 (如草袋、锯木、湿砂等) , 在缓慢的散热过程中, 使混凝土获得必要的强度, 以控制混凝土的内外温差小于2 0℃。

(5) 混凝土表层布设抗裂钢筋网片, 防止混凝土收缩时产生干裂。

3 结语

大体积混凝土裂缝问题, 关键是根据实际情况采取有效的措施提前预防和控制, 把好选材、施工、养护三关, 会使施工质量得到很好的保证。

摘要:现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工, 如高层楼房基础、大型设备基础、市政工程基础, 水利大坝等。本文通过对大体积混凝土裂缝的成因和类型的论述, 从各个环节提出了预防裂缝的综合措施。

关键词:大体积混凝土,裂缝,控制