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浅析大体积混凝土开裂原因

     【摘 要】 裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。 

  【关键词】 大体积;混凝土;裂缝;措施 

  【中图分类号】 TU528.0 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123(2012)02-058-01 

   大体积混凝土一般为一次浇筑量大于1000m3或混凝土结构实体最小尺寸等于或大于2m,且混凝土浇筑需研究温度控制措施的混凝土。与普通钢筋混凝土相比,具有结构厚,体形大、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。大体积混凝土施工时,由于水泥水化过程中释放大量的水化热,使混凝土结构的温度梯度过大,从而导致混凝土结构出现温度裂缝。因此,计算并控制混凝土硬化过程中的温度,进而采取相应的技术措施,是保证大体积混凝土结构质量的重要措施。 

   随着科技进步,高层建筑和大跨径的桥梁得到迅速发展,大体积混凝土结构的应用日益普遍。在施工过程中,如果不采取正确的施工方法和有效的控制措施,混凝土的内外温差一般都会大于25℃,很容易造成混凝土大面积裂缝,这些裂缝会给有害物质提供方便的侵入点,使裂缝不断扩大,影响结构的使用,甚至造成结构的破坏。因此,除满足一般混凝土的要求外,大体积混凝土结构的裂缝控制尤为重要。 

  1 产生裂缝的原因 

   连云港海滨疗养院原址重建工程疗养楼地下室底板混凝土量为2463m3,属于大体积混凝土施工,施工时值夏季,控制好大体积混凝土裂缝难度更大,大体积混凝土产生裂缝的原因有很多,但其中主要大概包含三个方面: 

  1.1 收缩裂缝。混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量,用水量和水泥用量越高,混凝土的收缩就越大。选用的水泥品种不同,其干缩、收缩的量也不同。 

  1.2 温差裂缝。混凝土内外部温差过大会产生裂缝。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 材料裂缝。材料裂缝表现为龟裂,主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多而引起的。 

  2 避免产生裂缝的方法 

  2.1 选用水化热低的水泥品种水。泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥,优先采用硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盆水泥、粉煤灰硅酸盆水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。但是,水化热低的矿渣水泥的析水性比其他水泥大,在浇筑层表面有大量水析出。这种泌水现象不仅影响施工速度,同时影响施工质量。 

  2.2 优化混凝上配合比,掺加外加料和外加剂,减少水泥用量外加剂的种类繁多,但一般常用的有两种:木钙减水剂和活性粉料-粉煤灰。掺木质素磺酸钙(简称木钙)减水剂(水泥用量的0.25%),可延迟水化热释放速度,热峰也有所降低,可以缓凝,在大体积混凝土中可以避免冷接缝,提高工作性及流动性,对收缩及抗拉强度几乎没有影响。掺粉煤灰能改善混凝土的粘塑性,还可降低水化热约15%(掺水泥用量的15%)。 

  2.3 大体积混凝土的骨料控制粗骨料宜采用连续级配,细骨料宜采用中砂。粗骨料应选取粒径大、强度高、级配好的骨料,以获得较小的空隙率及表面积,从而减少水泥的用量,降低水化热,减少干缩,减小混凝土裂缝的开展。 

  2.4 改善约束条件,削减温度应力。在大体积混凝土基础与垫层之间可设置滑动层,如技术条件许可,施工时宜采用刷热沥青作为滑动层,以消除嵌固作用,释放约束应力。 

  2.5 提高混凝土的抗拉强度。包括:控制集料含泥量。砂、石含泥量过大,不仅增加混凝土的收缩,而且降低混凝土的抗拉强度,对混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制时必须严格控制砂、石的含泥量,将石子含泥量控制在1%以下,中砂含泥量控制在2%以下,减少因砂、石含泥量过大对混凝土抗裂的不利影响;改善混凝土施工工艺。可采用二次投料法、二次振捣法、浇筑后及时排除表面积水和最上层泥浆等方法;加强早期养护,提高混凝土早期及相应龄期的抗拉强度和弹性模量;在大体积混凝土基础表面及内部设置必要的温度配筋,以改善应力分布,防止裂缝的出现。 

  2.6 加强施工过程控制。 

  2.6.1 严格控制混凝上的入模温度在30℃以下。 

  2.6.2 埋设冷却管,在第一批开始混凝土初凝时由专人负责往冷却管内注入凉水降温,通过冷却排水,带走混凝土体内的热量。 

  2.6.3 浇筑混凝土时,采用薄层浇筑,控制混凝土在浇筑过程中均匀上升,避免混凝土拌和物堆积过大高差,混凝土的分层厚度控制在20~30cm。 

  2.6.4 如结构物厚度较厚,一次浇筑混凝土方量较大时,采用分层浇筑,通过增加表面系数,利于混凝土内部散热,分层厚度1.5m左右,层间间隔时间5~14d之间。 

  2.6.5 加强振捣,以期获得密实的混凝土,提高密实度和抗拉强度,浇筑后,及时排除表面积水,进行一次抹面,防止早期收缩裂缝的出现。 

  2.6.6 混凝土浇筑后,搭设遮阳布棚,避免阳光曝晒承台表面。 

  2.6.7 混凝土浇筑后,混凝土表面用上工布覆盖保温,并洒水养生,使硅缓慢降温、缓慢干燥,减少混凝土内外温差。 

  3 结束语 

   实践证明,通过采取以上措施,调整混凝土的凝结时间,延缓和降低水化热峰值,抑制了温度快速提升可以有效地减少裂缝的产生。虽然学术界对于混凝土的裂缝成因和计算方法有不同的理论,但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一,同时在实践中的应用效果也是比较好的,具体施工中要靠我们多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结,结合多种预防处理措施,同时应做好充分的施工准备、加强现场协调与组织管理,混凝土的裂缝是可以避免的。 

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