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摘 要 :大体积混凝土开裂后,其性能与原状混凝土性能相差很大,尤其是对耐久性(渗透性)的影响更大,而混凝土渗透反过来又会加速和促使混凝土的进一步恶化,严重影响结构的长期安全和耐久运行.而裂缝大多又是在早期产生的,因此,探讨裂缝产生的原因和防止裂缝的出现就显得格外重要.通过对大体积混凝土裂缝产生的原因和类型的论述,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;混凝土裂缝;质量控制

对大体积混凝土没有统一定义,一般都以截面尺寸来判断是否是大体积混凝土,由于定义的不同,从而给工程带来不同程度的负面影响和损失.大体积混凝土不是由其绝对截面尺寸的大小决定的,而是以水泥水化热是否会引起较大的温度收缩应力来确定的,但水化热的大小又与截面尺寸有关.大体积混凝土的施工,除满足强度、刚度、整体性要求外,还存在如何防止有害裂缝产生的问题.大体积混凝土在硬化期间,由于水泥水化释放水化热,所产生温度变化与混凝土收缩共同作用,产生温度应力和收缩应力,易导致钢筋混凝土结构出现裂缝,而这些裂缝必然会给工程带来不同

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;程度的危害.如何采取有效控制措施,防止温度收缩应力造成混凝土结构表面和内部出现有害裂缝,一直是大体积混凝土结构施工中的一个问题.

1.裂缝产生的主要原因

(1)水泥水化热.水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失.这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大.单位时间混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期而增长.由于混凝土结构表面可以自然散热,实际上内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初3-5d.

(2)气温变化.大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化.特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差,这对大体积混凝土是极为不利的.温度应力是由于温差引起温度变化造成的,温差愈大,温度应力也愈大.同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60~65℃,并且有较长的延续时间.因此,应采取温度控制措施,防止混凝土内外温差引起的温度应力.

(3)混凝土收缩.混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必需的,而约80%的水分要蒸发.多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩.混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩.如果混凝土收缩后,在处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积.水泥品种、混凝土配合比、外加剂、掺合料品种以及施工工艺、养护条件等,也是影响混凝土收缩的主要因素.干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的.

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2.施工技术

(1)混凝土配合比的确定.①水泥的选定.优选水化热较低的矿渣水泥,但考虑基础的抗渗要求和冬期施工,选用强度等级较高的普通硅酸盐水泥;同时,混凝土中掺入I级粉煤灰和缓凝剂,延缓混凝土的凝结时间,减小水泥水化热释放速度.②骨料的选用.中砂可以减少用水量及水泥用量,降低混凝土温升,减少混凝土收缩;泵送混凝土对石子最大粒径有限制,碎石选择5-31.5mm为宜.③外加剂的选用.由于基础有防水要求,选用KF-H缓凝型防水剂,减小水泥水化热释放速度,延长混凝土的凝结时间.④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.

(2)设置后浇带.在施工中,合理分缝分块,不仅可以减轻约束作用,缩小约束范围;同时也可以利用浇筑块的层面进行散热,降低混凝土内部的温度.另外,尚可满足绑扎钢筋、预埋螺栓等工序的操作需要,但接缝的处理必须满足防止渗漏水的要求.后浇带的设置和处理如设计无规定时,其间距一般为20-30m,缝宽1m,可在后浇带40d后封闭,冬期可适当延长.封闭前,应仔细凿毛,并将钢筋按设计要求连接好,再用补偿收缩混凝土(亦可在普通混凝土中掺入膨胀剂)将缝灌注密实.


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(3)模板配置.大体积混凝土施工时,模板承受着混凝土的侧压力及振捣混凝土的振动力,因此,必须保证模板及支撑体系的可靠性,防止模板产生过大的变形.对于大体积混凝土的模板,不能完全套用一般常规方法进行配置,应根据实际受力情况,对模板、立柱、拉杆以及支撑系统的所有构件进行设计计算,并取足够的安全储备.由于大体积混凝土对模板的刚度要求高,在有条件时,宜优先使用钢模板.

3.施工工艺

3.1 混凝土搅拌

(1)温度控制.根据施工方案的规定对原材料进行温度调节.

(2)加料顺序.搅拌采用二次投料工艺,加料顺序为:先将水和水泥、掺合料、外加剂搅拌约1min成水泥浆,然后投入粗、细骨料搅拌均匀.


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(3)计量控制.计量精度每工作班至少检查2次,计量控制在:外加剂:±0.5%,水泥、掺合料、膨胀剂、水:±1%,砂石:±2%以内.

(4)搅拌时间.搅拌应符合所用机械说明中的规定时间,一般不少于90s,掺加膨胀剂的混凝土搅拌时间延长30s,以搅拌均匀为准,时间不宜过长.

3.2 混凝土运输

运送混凝土的车辆应满足均匀、连续供应混凝土的需要,必须有完善的调度系统和装备,根据施工情况指挥混凝土的搅拌与运送,减少停滞时间.在夏季施工时,罐车在盛夏应有隔热覆盖措施.

3.3 混凝土浇筑

(1)混凝土浇筑顺序方法.大体积混凝土宜采用斜面式薄层浇筑,利用自然流淌形成斜坡,并应采取有效措施防止混凝土将钢筋推离设计位置.控制浇筑混凝土时间,掺外加剂时由试验确定,但最长不得大于初凝时间减90 min.混凝土浇筑宜从低处开始,沿长边方向自一端向另一端推进,逐层上升.浇筑时,要在下一层混凝土初凝之前浇筑一层混凝土,避免产生冷缝,并将表面泌水及时排走.局部厚度较大时先浇深部混凝土,2-4h后再浇上部混凝土. (2)混凝土振捣.振捣混凝土应使用高频振动器,振动器的插点间距为1.5倍振动器的作用半径,防止漏振.斜面推进时振动棒应在坡脚与坡顶处插振.振动混凝土时,振动器应均匀地插拔,插入下层混凝土500mm左右,每点振动时间10-15s,以混凝土泛浆不再溢出气泡为准,不可过振.

3.4 混凝土表面处理

初凝前一次抹压,临时覆盖塑料膜,混凝土终凝前1~2h掀膜二次抹压,覆膜.对混凝土表面水应及时引导集中排除.混凝土表面浮浆较厚时,应在混凝土初凝前加入粒径为20-40mm的石子,均匀撒布在混凝土表面,并用抹子轻轻拍平.对混凝土硬化后的表面塑性收缩裂缝,可灌注水泥素浆并刮平.

4.裂缝控制

4.1 通过控制混凝土的温升来降低温度应力

选用中低热的水泥品种,以减少水化热的产生;用掺合料来转换部分水泥,可利用混凝土后期强度;用添加外加剂来延缓水化热释放速度;通过调整原材料入机温度及运输途径来控制混凝土出机温度和入模温度.对温度应力进行理论计算,选择经济、可行的技术措施,实施温度动态监控,做到信息化施工.

4.2 控制混凝土降温速率.充分发挥徐变特性

做好保温和降温工作,控制内外温差,达到同步降温,减小温度梯度;内部设冷却水管,循环带走部分热量,来降低内部温度.

4.3 提高混凝土的极限拉伸值

控制原材料质量,尤其是骨料的级配和含泥量,合理确定配合比.加强混凝土的二次振捣,提高密实度.采取一些构造上的手段,改善边界约束条件.

5.结语

大体积混凝土结构的施工技术与裂缝控制措施,直接关系到混凝土结构的使用性能,若不能很好的了解大体积混凝土结构开裂的原因及采取的相应措施,就很难保证施工质量.防止大体积混凝土出现裂缝,是一项复杂的系统工程,随着新材料、新工艺的不断涌现和科学技术的不断提高,大体积混凝土施工技术及病害防治措施将日臻完善.

参考文献

[1]谢建军.混凝土裂缝与温度实验研究[J].中国科技信息,2006,(11).

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