簡介: 簡述大體積砼裂縫產(chǎn)生的原因,裂縫預(yù)測、現(xiàn)場控制,材料選擇,砼的養(yǎng)護
關(guān)鍵字:大體積砼 溫度裂縫 沉縮裂縫 裂縫預(yù)測 裂縫控制 砼施工

前言

隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中大體積砼越來越多,工程實踐證明,大體積砼施工難度比較大,砼產(chǎn)生裂縫的機率較多,稍有差錯,將會造成無法估量的損失。為了降低經(jīng)濟損失,我們要減少和控制裂縫的的出現(xiàn)。

 

從裂縫的形成過程可以看到,砼特別是大體積砼之所以開裂,主要是砼所承受的拉應(yīng)力和砼本身的抗拉強度之間的矛盾發(fā)展的結(jié)果。因而為了控制大體積砼裂縫,就必須盡最大可能提高砼本身抗拉強度性能和降低抗應(yīng)力(特別是溫度應(yīng)力)這兩方面綜合考慮?估瓘姸戎饕獩Q定于砼的強度等級及組成材料,要保證抗拉強度關(guān)鍵在于原材料的優(yōu)選和配合比的優(yōu)化(砼強度等級設(shè)計已經(jīng)確定),由于砼選用地材,從經(jīng)濟角度來考慮,原材料優(yōu)化的空間相對較小,所以降低拉應(yīng)力是控制砼裂縫的有效途徑,而降低拉應(yīng)力主要通過減少溫度應(yīng)力和沉縮應(yīng)力來控制溫度裂縫和沉縮裂縫。

 

一、溫度裂縫

    

 1.溫度裂縫產(chǎn)生的主要原因:一是由于溫差較大引起的,砼結(jié)構(gòu)在硬化期間水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,使砼表面和內(nèi)部溫差較大,砼內(nèi)部膨脹高于外部,此時砼表面將受到很大的拉應(yīng)力,而砼的早期抗拉強度很低,因而出現(xiàn)裂縫。這種溫差一般僅在表面處較大,離開表面就很快減弱,因此裂縫只在接近表面的范圍內(nèi)發(fā)生,表面層以下結(jié)構(gòu)仍保持完整。二是由結(jié)構(gòu)溫差較大,受到外界的約束引起的,當大體積砼澆筑在約束地基(例如樁基)上時,又沒有采取特殊措施降低,放松或取消約束,或根本無法消除約束,易發(fā)生深進,直至貫穿的溫度裂縫。

    

 2.溫度裂縫形成的過程:一般(人為)分為三個時期:一是初期裂縫--就是在砼澆筑的升溫期,由于水化熱使砼澆筑后2-3天溫度急劇上升,內(nèi)熱外冷引起“約束力”,超過砼抗拉強度引起裂縫。二是中期裂縫--就是水化熱降溫期,當水化熱溫升到達峰值后逐漸下降,水化熱散盡時結(jié)構(gòu)物的溫度接近環(huán)境溫度,此間結(jié)構(gòu)物溫度引起“外約束力”,超過砼抗拉強度引起裂縫。三是后期裂縫,當砼接近周圍環(huán)境條件之后保持相對穩(wěn)定,而當環(huán)境條件下劇變時,由于砼為不良導(dǎo)體,形成溫度梯度,當溫度梯度較大時,砼產(chǎn)生裂縫。

    

 3.溫度控制:溫度裂縫的產(chǎn)生一般是不可避免的,重要的是如何把其控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi),要進行有效的控制,就必須進行科學(xué)預(yù)測,以保證控制的準確性。對溫度應(yīng)力的控制現(xiàn)場一般是進行溫控。在澆筑砼時,采用溫度傳感片和測溫儀,從澆筑開始測溫(包括入模溫度,環(huán)境溫度),并及時抹壓(特別是初凝前)和保溫保濕養(yǎng)護。澆筑完后根據(jù)溫控指標,及時調(diào)整保溫保濕養(yǎng)護條件。

溫度影響系數(shù)受多種因素影響,其中溫度、濕度、散熱界面(土、空氣等),初凝時間、風(fēng)速、溫差等影響較大,特別是風(fēng)速和溫差較大時,溫度影響系數(shù)?大大降低,最高溫升將降低,這與我們的實測結(jié)果是相吻合的。但為防止降溫過快,形成大的溫度梯度,夏季選用蓄水養(yǎng)護,秋冬季加蓋草袋、海綿如果工地氣候風(fēng)大、干燥特征拆模后及時采取防風(fēng),保溫措施,并及時回填土,結(jié)果證明這些方法對溫度影響系數(shù)的改變是非常有用的,事實表明控制也是非常成功的。

 

二、沉縮裂縫

   

當然砼沉縮裂縫在大體積砼(特別是泵送大流態(tài)砼)施工中也是非常多的。主要原因是振搗不密實,沉實不足,或者骨料下沉,表層浮漿過多,砼澆筑后,沒有及時抹壓實(特別是初凝前的二次拌壓),且表面覆蓋不及時,受風(fēng)吹日曬,表面水份散失快,產(chǎn)生干縮,砼早期強度又低,不能抵抗這種變形而導(dǎo)致開裂。

   

在施工中采用緩凝型泵送劑,延緩砼的凝結(jié)硬化速度,充分利用外加劑(特別是緩凝劑)的特性,適時增加抹加次數(shù),消除表面裂縫(特別是沉縮裂縫和初期溫度裂縫),特別是初凝前的抹壓,這對消除表有效的。

 

三、 保證大體積混凝土質(zhì)量的措施

1.選擇合適水泥和嚴格控制水泥用量

 

優(yōu)先采用525R普通水泥,425R普通水泥等高標號水泥,以減少水泥用量。選用低熱水泥,減少水化熱,降低混凝土的溫升值。并盡量選用后期強度(90或120天),降低水泥量,并延緩峰值。在滿足設(shè)計和混凝土可泵性的前提下,將425R水泥用量控制在450kg/m3,525R水泥用量控制在360kg/m3。以降低砼最高溫升,降低砼所受的拉應(yīng)力。

 

2. 嚴格控制骨料級配和合泥量

 

選用10.40mm連續(xù)級配碎石(其中10.30mm級配含量65%左右),細度模數(shù)2.80-3.00的中砂(通過0.315n凹篩孔的砂不少于15%,砂率控制在40%-45%)。砂、石含泥量控制在1%以內(nèi),并不得混有有機質(zhì)等雜物,杜絕使用海砂。

 

3.選擇適當外加劑

 

可根據(jù)設(shè)計要求,混凝土中摻加一定用量外加劑,如防水劑、膨脹劑、減水劑、緩凝劑等外加劑。外加劑中糖鈣能提高混凝土的和易性,使用水量減少20%左右,水灰比可控制在0.55以下,初凝延長到5h左右。

 

4. 選擇優(yōu)化配合比

 

選用良好級配的骨料,嚴格控制砂石質(zhì)量,降低水灰比,并在砼中摻加粉煤灰和外加劑等,以降低水泥用量,減少水化熱,以降低砼溫升,從而可以降低砼所受的拉應(yīng)力。

 

5.采用切實可行的施工工藝

 

根據(jù)泵送大體積混凝土的特點,采用“分段定點,一個坡度,薄層澆筑,循序推進,一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法,能較好地適應(yīng)泵送工藝,避免混凝土輸送管道經(jīng)常拆除、沖洗和接長,從而提高泵送效率,簡化混凝土的泌水處理,保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時間。根據(jù)混凝土泵送時自然形成一個坡度的實際情況,在每個澆筑帶的前后布置兩道振動器,第一道布置在混凝土出料口,主要解決上部混凝土的振實;由于底層鋼筋間距較密,第二道布置在混凝土坡腳處,以確保下部混凝土密實。隨著澆筑的推進,振動器也相應(yīng)跟上,以確保整個高度上混凝土的質(zhì)量。由于大體積泵送混凝土表面水泥漿較厚,故澆筑結(jié)束后須在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍,打磨壓實,以閉合混凝土的收水裂縫。

 

6.嚴格控制混凝土入模溫度

 

大體積砼最好選在春秋季施工,以降低入模溫度,既是在夏季施工最好采取有效措施降低入模溫度,再者澆筑砼時最好不要讓砼在太陽下直接爆曬。施工過程中應(yīng)對碎石灑水降溫,保證水泥庫通風(fēng)良好,自來水預(yù)可先放入地下蓄水池中降溫。

 

7.加適當預(yù)埋件

 

在砼易裂縫部位埋設(shè)應(yīng)力應(yīng)變傳感片,直接測試拉應(yīng)力,以便更直接控制砼(調(diào)節(jié)保溫保濕養(yǎng)護條件,保證溫度梯度),確保砼不裂縫。在基礎(chǔ)面筋上加設(shè)鐵絲網(wǎng)或小直徑鋼筋網(wǎng),以提高砼表面抗裂性(中間溫度筋可去掉)。如3.00m厚承臺設(shè)計時,在承臺中間設(shè)置了墊20@2肋水平抗縮鋼筋網(wǎng)片。采用“水平分層間隙”施工方法,分兩層進行澆筑,間隙時間7d以上,分層厚度各1.5m,抗縮鋼筋網(wǎng)設(shè)置在下層1.5m的上表面。在工期允許的情況下,這種施工方法可降低內(nèi)部最高溫升、減少人力、材料及機械設(shè)備的投入。

 

8.改進施工技術(shù)

 

施工時加強插筋位置的振搗、抹壓、養(yǎng)護。由于鋼筋是熱的良導(dǎo)體,易產(chǎn)生大的溫度梯度,這是裂縫產(chǎn)生的一個主要環(huán)節(jié)。同時加強初凝前的抹壓,以消除初期裂縫,并加強早期養(yǎng)護,提高砼抗拉強度。

 

9.加強砼澆筑后的養(yǎng)護

 

砼澆筑后,應(yīng)盡快回填土--土是砼最好的養(yǎng)護材料之一。目前這是砼保溫保濕養(yǎng)護的最有效方法,對預(yù)防裂縫是非常有益的。如采用蓄水法保溫養(yǎng)護,在混凝土施工期間可通入冷卻循環(huán)水,以便加快承臺內(nèi)部熱量的散發(fā)。如采用內(nèi)散外蓄綜合養(yǎng)護措施,可有效降低混凝土的溫升值,且可大大縮短養(yǎng)護周期,對于超厚大體積混凝土施工尤其適用。

 

10.加強技術(shù)管理 

 

 加強原材料的檢驗、試驗工作。施工中嚴格按照方案及交底的要求指導(dǎo)施工,明確分工,責任到人。加強計量監(jiān)測工作,定時檢查并做好詳細記錄,認真對待澆筑過程中可能出現(xiàn)的冷縫,并采取措施加以杜絕。在變截面施工前,一定要加強預(yù)測,并保證預(yù)測的科學(xué)性。同時在實施過程中,要切實落實施工方案。

 

11. 加強混凝土的測溫工作

 

為及時掌握混凝土內(nèi)部溫升與表面溫度的變化值,在承臺內(nèi)埋沒若干個測溫點,采用L形布置,每個測溫點埋設(shè)溫管2根01根管底埋置于承臺混凝土的中心位置,測量混凝土中心的最高溫升,另一根管底距承臺上表面100 mm,測量混凝土的表面溫度,測溫管均露出混凝土表面100 mm。用100的紅色水銀溫度計測溫,以方便讀數(shù)。第l -- 5d每2h測溫1次,第6d后每4h測溫1次,測至溫度穩(wěn)定為止。從已有施工經(jīng)驗的測溫情況看,混凝土內(nèi)部溫升的高峰值一般在3.5d內(nèi)產(chǎn)生,3d內(nèi)溫度可上升到或接近最大溫升,內(nèi)外溫差值在20℃左右,控制在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi),未發(fā)現(xiàn)異,F(xiàn)象。

 

12.其它參考意見

 

大體積混凝土采用泵送工藝,泵送過程中,常會發(fā)生輸送管堵塞故障,故提高混凝土的可泵性十分重要。須合理選擇泵送壓力,泵管直徑,輸送管線布置應(yīng)合理。泵管上須遮蓋濕麻袋,并經(jīng)常淋水散熱;炷现械纳笆辛己玫募壟,碎石最大粒徑與輸送管徑之比宜名1:3,砂率宜在40%。45%間,水灰比宜在0.5-0.55間,坍落度宜在15-18cm間。

及時與氣象臺取得聯(lián)系,掌握天氣情況。由于大體積混凝土承臺連續(xù)澆筑,故澆筑現(xiàn)場須設(shè)防雨棚,并在基坑四周,設(shè)置盲溝和集水井。