浅谈大体积混凝土裂缝产生的原因及措施装修(作者:崔海龙 刘连惠)
时间:2015-04-22
摘要:针对大体积砼出现裂缝的问题,对大体积砼裂缝的分类、成因进行分类,并针对大体积混凝土的质量要点提出相关的质量控制措施。
关键词:大体积混凝土、裂缝、措施
大体积砍裂缝是大体砼水泥水化热产生的温度、收缩变形导致的裂缝,必须控制这种裂缝现浇砼结构。
一、裂缝的分类
大体积混凝土出现的裂缝按深度不同,分为表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝三种:
(1)表面裂缝主要是温度裂缝,一般危害性较小,但影响外观质量。
(2)深度死绝部分地切断了结构断面,对结构耐久性产生一定的危害。
(3)贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝;它切断了结构的断面,可能破坏结构的整体性和稳定性,其危害性是较严重的。
二、裂缝发生的原因
1、水泥水化热的影响
水泥在水化过程中产生了大量的热量,因而使得混凝土内部的温度升高,当混凝土内部与表面温差过大时,就会产生温度应力和温度变形。温试应力与温差成正比,温差越大,温度应力就越大,当温度应力超过混凝土内外的约束力时,就会产生裂缝。混凝土内部温度与混凝土的厚度及水混用量有关,混凝土越厚,水泥用量就越大,内部温度就越高。
2、内外约束条件的影响
混凝土在早期温度上升时,产生的膨胀受到约束而形成压应力。当温度下降,则产生较大的拉应力,在表面产生拉应力。若拉应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土将会产生裂缝。
3、外界气温变化的影响
大体积混凝土在施工阶段,常受外界气温的影响。混凝土内部温度是由水泥水化热引起的绝热温度、浇筑温度和散热温度三者的叠加。当气温下降,特别是气温骤降,会大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度,产生温差和温度应力,使混凝土产生裂缝。
4、混凝土的收缩变形
混凝土中80%的水分要蒸发,只有约20%的水分是水泥硬化所必需的。而最初失去的30%自由水分几乎不引起收缩,随着混凝土的陆续干燥而使20%的吸附水逸出,就会出现填干燥收缩,而表面干燥,中收干燥收缩慢。由于表面的干缩受到中心部位混凝土的约束,因而会在表面产生拉应力并导致裂缝。在设计上,混凝土表层布设抗裂钢筋网片可有效地防止混凝土收缩时产生干裂。
5、混凝土的深陷裂缝
支架、支撑变形下沉会引发结构裂缝,过早拆除模板支架易使未达到强度的混凝土结构发生裂缝和破损。
三、质量控制主要措施
1、优化混凝土配合比
(1)大体积混凝土因其水化热的大量积聚,易使混凝土内外形成较大的温差,而产生温差应力,因此应选用水化热化较低的水泥,以降低水泥水化所产生的热量,从而控制大体积混凝土的温度升高。
(2)充分利用混凝土的中后期强度,尽可能降低水泥用量。
(3)严格控制集料的级配及其含浏览量,如果含泥量大的话,不仅会增加混凝土的收缩,而且会引起混凝土的抗拉强度的降低,对混凝土的抗裂不利。
(4)先用合适的缓凝、减水等外加剂,以改善混凝土的性能。加入外加剂后,可延长混凝土的凝结时间。
(5)控制好混凝土坍落度,不宜过大,一般在120±20mm即可。
2、浇筑与振捣措施
采取分层浇筑混凝土,利浇筑面散热,以大大减少施工中出现裂缝的可能性。选择浇筑方案时,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,还应浇筑方案时,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:
(1)全面分层:即在第一层全面浇筑完毕后,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,分层厚度宜为1.5~2.0米。采用这种方案时,结构的平面尺寸不宜太大,且施工时从短边开始,沿长边推进比较合适。必要时可分为两段,从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。
(2)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,结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。当截面面积有200㎡以内时分段不宜大于2段,在300㎡以内时不宜大于3段,每段面积不得小于50㎡。
(3)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。混凝土的振捣也要适应斜面分层浇筑工艺,一般在每个斜面层的上、下各层布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处,保证上部混凝土的捣实。下在一道振动器布置在近坡脚处,确保下部混凝土密实。随着混凝土浇注的向前推进,振动器也相应跟上。
3、养护措施
大体积混凝土养护的关键是保持适宜的温度和湿充,以便控制混凝土的内外温差,在促进混凝土强度正常发展的同时防止混凝土裂缝的产生和发展。大体积混凝土的养护,不仅要满足强度增长的需要,还应通过温度控制,防止因温度变形引起混凝土开裂。
(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20℃;当结构混凝土具有足够的抗裂能力时,不大于25-30℃。
(2)混凝土拆模时,混凝土的表面温度与中心温度之间、表面温度与外界气温之间的温差不超过20℃。
(3)采用内部降温法来降低混凝土内外面温差。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,也可以有效控制混凝土开裂。
(4)保温法是在结构外面露的混凝土表面以及模板外面侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等),在缓慢散热的过程中,保持制混凝土的内外面温差小于20℃。根据工程的具体情况,尽可能延长养护时间,拆模后立即回填或再覆盖保护,同时预防近期骤冷气候影响,防止混凝土早期和中期裂缝。
(5)大体积混凝土湿润养护时间对于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥养护时间为14天,而对于火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、低热微膨胀水泥、矿渣硅酸盐大坝水泥以及在现场掺粉煤粉的水泥养护时间则为21天,对于高温期湿润养护时间则不得少于28天。
参考文献
[1]韩素芳,2006,钢筋混凝土结构裂缝控制指南,化学工业出版社
[2]彭立海,2005,大体积混凝土温控与防裂,黄河水利出版社。
[3]王铁梦,1997,8工程结构裂缝控制[M],北京:中国建筑工业出版社。