大体积混凝土裂缝的施工质量控制

2023-02-26

近年来, 民用建筑中的大型车库建筑日益增多。而裂缝是大体积混凝土常见的质量通病, 它直接影响到结构的耐久性、防水性。如何控制大体积混凝土施工裂缝, 保证施工质量和安全也就成了重要问题。

1 裂缝影响因素

(1) 混凝土强度等级高, 所需水泥强度等级就高。水泥的用量大, 则产生的水化热大, 施工中就易产生收缩裂缝。 (2) 混凝土体积大、面积大、结构超长, 混凝土内部水化热不易散发, 混凝土内部温度升高, 易产生温度裂缝。 (3) 若施工期间气温高, 混凝土终凝时间缩短, 易产生施工缝。

2 裂缝成因分析

大体积混凝土具有结构体积大、承受荷载大、水泥水化热大、内部受力相对复杂等结构特点。在施工上, 结构整体性要求高, 一般要求整体浇筑, 不留施工缝。这些特点的存在, 导致在工程实践中, 大体积混凝土出现其特有的质量通病, 常有的几种类型: (1) 施工冷缝。因大体积混凝土的混凝土浇筑量大, 在分层浇筑中, 前后分层没有控制在混凝土的初凝之前;混凝土供应不足或遇到停水、停电及其它恶劣气候等因素的影响, 致使混凝土不能连续浇筑而出现冷缝。 (2) 泌水现象。上、下浇筑层施工间隔时间较长, 各分层之间产生泌水层, 它将导致混凝土强度降低、脱皮、起砂等不良后果。混凝土表面水泥浆过厚。因大体积混凝土的量大, 且多数是用泵送, 因此在混凝土表面的水泥浆会产生过厚现象。 (3) 早期温度裂缝。在混凝土浇筑后由于早期内外温度差过大 (25℃以上) 的影响, 大体积混凝土会产生两种温度裂缝: (1) 表面裂缝:大体积混凝土浇筑后水泥的水化热量大, 由于体积大, 水化热聚集在内部不易散发, 混凝土内部温度显著升高, 而表面散热较快, 这样形成较大的内外温差, 内部产生压应力, 表面产生拉应力, 而砼的早期抗拉强度很低, 因而出现裂缝。这种温差一般仅在表面处较大, 离开表面就很快减弱, 因此裂缝只在接近表面的范围内发生, 表面层以下结构仍保持完整。 (2) 贯穿性裂缝:由于结构温差较大, 受到外界的约束而引起的。当大体积砼浇筑在约束地基 (例如桩基) 上时, 又没有采取特殊措施降低、放松或取消约束, 或根本无法消除约束时易导致拉应力超过混凝土的极限抗拉强度而在约束接触处产生裂缝, 甚至会贯穿整个表面产生贯穿性裂缝。 (4) 收缩裂缝。混凝土浇筑后数日, 水泥水化热基本已释放, 混凝土从最高温逐渐降温, 降温结果引起混凝土收缩, 再加上混凝土内部拌合水蒸发等引起的体积收缩变形, 受到地基和结构本身的约束, 不能自由变形, 导致产生温度应力。当该温度应力超过混凝土抗拉极限强度时, 则从约束面开始向上开裂形成收缩裂缝。

3 预防措施

(1) 合理选择混凝土原材料。水泥宜选用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥, 砂选用中砂, 含泥量控制在2%以下, 石子含泥量控制在1%以下, 碎石中针片状颗粒含量不得超过15%。 (2) 优化混凝土施工配合比。针对工程具体特点和施工时的气候情况, 施工技术人员应该和当地搅拌站实验室多沟通, 经过反复试配确定适宜的大体积混凝土配合比。 (3) 合理选用外加剂。为减少水泥用量, 降低水化热, 减少混凝土收缩, 延缓混凝土初凝时间, 改善和易性, 混凝土配制采用混凝土中加入减水剂、掺合料。减水剂采用复合减水剂 (如缓凝减水剂、缓凝引气减水剂) , 减水率达20%, 掺合料选用电厂的Ⅰ级粉煤灰, 可替代水泥20%~40%。 (4) 分段施工和分层浇筑。根据设计要求, 如果混凝土设置后浇带, 则以后浇带为界进行分段施工, 如果不留后浇带, 应和设计沟通设置加强带, 进行整体浇筑, 不留施工缝。如果混凝土厚度较大时, 应采用分层浇筑方法, 其优点在于增加了散热面, 减少了应力约束, 加快了热量释放, 减少了收缩应力, 并保证层与层浇筑间隔不超过初凝时间。 (5) 加强养护。在混凝土初凝后, 由于气温较高和水泥水化热开始的共同作用, 表面水分散失很快, 在这个时候, 为了防止表面干缩裂缝, 在收面完毕后在表面要进行浇水养护, 再在其表面覆盖1层塑料薄膜, 薄膜应上、下错开, 搭接压紧, 形成良好保温层。在水化热高峰过去以后, 方可除去覆盖层, 并派专人浇水养护不少于14d。

4 施工工艺

(1) 浇筑工艺。在浇筑过程中技术人员应严格控制浇筑方法, 应该从起点端开始沿底板高度自下向上逐层移至顶面, 每斜面层均由混凝土自然流淌形成斜坡层, 然后沿长方面按斜坡层逐层向前推进, 直至终端, 在浇灌方向呈“之”字形往后退浇, 每一层厚度控制在500mm左右。 (2) 混凝土振捣。用插入式振捣器, 把振捣器分别布置在混凝土卸料点、坡角处及混凝土侧面, 先振捣出料口混凝土, 形成自然流淌坡度, 然后全面振捣, 在振捣时间上, 以混凝土开始泛浆和不冒气泡为准, 在振捣过程中, 避免漏振、过振。在混凝土初凝前1h到2h, 为提高混凝土抗渗性能, 减少表面龟裂, 采用平板振动器进行二次振捣, 然后用长刮尺按标高刮平, 用木槎子反复搓压数遍, 收水后用铁抹子压光。

5 施工质量控制

(1) 加强商品混凝土运输过程控制。要求混凝土生产厂家每车出厂时出据混凝土标号、坍落度、出厂时间、数量和到达地点的发料单据。抵达现场后, 由总包派专人按程序验收, 填写到达时间、混凝土坍落度、目前混凝土有无异常等情况。监理人员不定期进行抽检, 如混凝土出现离析, 必须进行次搅拌。 (2) 制定混凝土浇注方案。大体积混凝土浇注常采用的方法有以下几种:全面分层。即在第一层全面浇筑完毕后, 再回头浇筑第二层。这种方案适用于结构的平面尺寸不宜太大, 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。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。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少, 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。还应加强振捣, 确保混凝土的密实。 (3) 泌水处理与表面处理。由于大体积混凝土浇筑时泌水较多, 上涌的泌水和浮浆顺混凝土斜面下流到坑底, 再到集水井, 然后通过集水井内的潜水泵排除基坑外;待混凝土浇至标高时, 由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚, 要求施工方用木蟹抹平, 防止表面微小裂缝产生, 在初凝前再用铁搓板压光, 这样有效的控制混凝土表面龟裂, 增加防水抗裂效果。

摘要：本文阐述了大体积混凝土的施工技术难点及裂缝的成因, 探讨了相应的防治措施, 提出了大体积混凝土的施工工艺及质量控制方法。

关键词：大体积混凝土,裂缝,控制,养护