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大体积混凝土施工裂缝产生原因及预防控制措施

发布时间:2014-07-28 18:43

  一、大体积混凝土施工裂缝产生原因
  大体积混凝土结构产生裂缝是由多种因素共同作用造成的, 总结起来主要有以下几种:
  1、水泥水化热。水泥水化过程中放出大量的热,且主要集中在浇筑后的2~5d左右,从而使混凝土内部温度升高,尤其对于大体积混凝土来讲,这种现象更加严重。 因为混凝土内部和表面的散热条件不同,因此混凝土中心温度很高,这样就会形成温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。
  2、温度裂缝。水泥在水化过程中要释放一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,一般要求一次性整体浇筑。因为水化产生的热量聚集在内部不易散发而逐渐升高,但其表面散热较快,所以形成较大温差(混凝土内部温度一般在浇筑3~ 5d达到最高),使混凝土内部产生压应力,表面相应产生拉应力。此时,混凝土龄期短,抗拉强度较低,当温度产生的表面拉应力超过混凝土极限抗拉强度时, 则表面产生裂缝。
  3、混凝土收缩裂缝。混凝土在逐渐散热和硬化过程中,其体积会相应收缩 因为混凝土收缩会受到外界约束,体积内产生相应的收缩应力,当收缩应力大于混凝土极限抗拉强度时,就会产生收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量,用水量和水泥用量越高,混凝土收缩就越大,选用的水泥品种不同,其干缩、收缩的量也不同,一般中低热水泥和粉煤灰水泥的收缩量较小。
  4、沉降收缩裂缝。由于地基土质不匀、松软或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致,或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致,尤其是冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝,此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,裂缝一般呈梭形,其走向与沉陷情况有关,一般沿与地面垂直或呈30~ 45度角方向,发展较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位,裂缝宽度往往与沉降量成正比关系 裂缝宽度宽度0.3~0.4mm,受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后,沉陷裂缝也基本趋于稳定。
  二、大体积混凝土施工质量预防措施
  1、构造设计上采取的防裂措施
  (1)设计合理的结构形式,减少工程数量,降低水化热。如可根据悬索桥锚碇受力特点,设计挖空非关键受力部分混凝土体积,利用土方压重方案,减少混凝土结构体积。
  (2)大体积混凝土体积庞大,施工周期一般较长,依据结构受力情况,可合理的确定混凝土评定验收龄期,打破正常标准28d的评定验收龄期,改为60d或更多天,评定验收龄期充分考虑混凝土的后期强度,从而减低设计标号,达到减少混凝土水泥用量,降低水化热的目的。
  (3)由于边界存在约束才会产生温度应力,笔耕论文新浪博客,采用改善边界约束的构造设计,如遇有约束强的岩石类地基、 较厚的混凝土垫层时,可在接触面上设滑动层来减少温度应力。在外约束的接触面上全部设滑动层,则可大大减弱外约束。
  (4)充分利用混凝土在基坑有侧限条件,在混凝土中掺加微膨胀剂,使其在基坑约束下成一定的预压力,补偿混凝土内部温度、 收缩产生的拉应力,从而有效的避免混凝土裂缝的产生。
  (5)在设计构造方面还应重视合理配筋对混凝土结构抗裂的有益作用。 可采取增配构造钢筋、 在混凝土表面增设金属扩张网等有效措施,有效地提高混凝土抗裂性能。
  2、大体积混凝土配合比设计
  (1)原材料选用。①水泥:由于水泥的用量直接影响着水化热的多少及混凝土温升,大体积混凝土应选用水化热较低的水泥,如低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥等,并尽可能减少水泥用量。②细骨料:宜采用Ⅱ区中砂,因为使用中砂可减少水及水泥的用量。③粗骨料:在可泵送情况下,选用粒径5~20mm连续级配石子,以减少混凝土收缩变形。④含泥量:在大体积混凝土中,粗细骨料的含泥量是要害问题,若骨料中含泥量偏多,不仅增加了混凝土的收缩变形,又严重降低了混凝土的抗拉强度,对抗裂的危害性很大。 因此,骨料必须现场取样实测,石子的含泥量控制在1%以内,砂的含泥量控制在2%以内。⑤掺合料:应用添加粉煤灰技术。 在混凝土中掺用的粉煤灰不仅能够节约水泥,降低水化热,增加混凝土和易性,而且能够大幅度提高混凝土后期强度,推移温升峰值出现时间。
  (2)减水剂的使用。 采用减水剂,如SF一1缓凝高效减水剂;膨胀剂采用广泛使用的U型膨胀剂,如无水硫铝酸钙或硫酸铝),试验表明在混凝土添加了膨胀剂之后,混凝土内部产生的膨胀应力可以抵消一部分混凝土的收缩应力,相应地提高混凝土抗裂强度。
  3、温控措施及施工现场控制
  (1)温度猜测分析。根据现场混凝土配合比和施工中的气温气候情况及各种养护方案,采用计算机仿真技术对混凝土施工期温度场及温差进行计算机模拟动态猜测,提供结构沿厚度方向的温度分布及随混凝土龄期变化情况,制定混凝土在施工期内不产生温度裂缝的温控标准及进行保温养护优化选择。
  (2)混凝土浇筑方案。 采用延缓温差梯度与降温梯度的措施,在浇筑前经具体计算安排分块、 分层浇筑次序、 流向、 浇筑厚度、宽度、 长度及前后浇筑的搭接时间;控制混凝土入模温度并加强振捣,严格控制振捣时间,移动距离和插入深度,保证振捣密实,严防漏振及过振,确保混凝土均匀密实。
  (3)混凝土温度监测。 在混凝土内部及外部设置温度测点,并且设置保温材料温度测点及养护水温度测点,现场温度监测数据由数据采集仪自动采集并进行整理分析,每一测点的温度值及各测位中心测点与表层测点的温差值,作为研究调整控温措施的依据,防止混凝土出现温度裂缝。
  (4)温度应力检测。 为反映温控效果可在少数混凝土层中埋设应变计进行温度应力检测,应变计沿水平方向布置,检测水平向应力分量。
  (5)埋设冷却水管。 埋设水管用连续流动的冷水可以降低混凝土的温度,电可以把混凝土块体冷却到稳定的体积。 冷却水管大多采用直径为25mm或19mm薄壁钢管或铝管,按照中心距1.5~3m交错排列,水管上下层间距宜为1.5~3m,并通过立管连接。 

 



本文编号:6872

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