淺談大體積高性能混凝土裂縫控制及預(yù)防

1、<p>　　淺談大體積高性能混凝土裂縫控制及預(yù)防</p><p>　　摘要：大體積混凝土結(jié)構(gòu)，在水泥水化時(shí)內(nèi)部聚集的熱量長(zhǎng)期不易散失，混凝土內(nèi)部和周圍大氣環(huán)境間形成較高溫度差，由于溫度應(yīng)力常造成混凝土開裂，應(yīng)十分慎重組織大體積混凝土的施工，以防止出現(xiàn)質(zhì)量事故。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：大體積高性能混凝土裂縫溫度控制防護(hù)措施 </p><p>　　中圖

2、分類號(hào)：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　一.大體積混凝土裂縫類型 </p><p>　　在大體積高性能混凝土施工澆搗過程中容易產(chǎn)生較大的水化熱，從而引起附加溫度應(yīng)力，混凝土收縮受阻而產(chǎn)生收縮應(yīng)力。當(dāng)附加的溫度應(yīng)力或收縮應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。 </p><p><b>　　1.表面裂縫 </b></p>

3、;<p>　　大體積混凝土澆注后一段時(shí)間，內(nèi)部水化熱不易散失，外部混凝土散熱較快，水化熱溫升隨壁（板）厚度增加而加大，混凝土內(nèi)外形成一定的溫度梯度。無(wú)論溫升階段或溫降階段，混凝土中心溫度總是高于混凝土表面溫度。根據(jù)熱脹冷縮原理，中心部分混凝土膨脹速率要比表面混凝土大。因此，混凝土中心與表面各質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)約束以及來(lái)自地基及其他外部邊界約束的共同作用，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)溫度梯度大到一定程度時(shí)，表面拉

4、應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面產(chǎn)生裂縫。在升溫階段，混凝土未充分硬化，彈性模量小，徐變影響較大。因此拉應(yīng)力較小，只引起混凝土表面裂縫。 </p><p><b>　　2.貫穿裂縫 </b></p><p>　　隨著水泥水化反應(yīng)的結(jié)束及混凝土的不斷散熱，大體積混凝土由升溫階段過渡到降溫階段。溫度降低，混凝土體積收縮。由于混凝土內(nèi)部熱量是通過表面向外散發(fā)，降溫

5、階段混凝土中心部分與表面部分的冷縮程度不同，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的內(nèi)約束，同時(shí)地基與邊界條件也對(duì)收縮的混凝土產(chǎn)生較大外約束。內(nèi)外約束的作用，使收縮的混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，隨混凝土的齡期增長(zhǎng)，抗拉強(qiáng)度增大。彈性模量增高，徐變影響減小。因此降溫收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力較大，易在混凝土中心部位形成較高拉應(yīng)力區(qū)，若此時(shí)的混凝土拉應(yīng)力大于混凝土此齡期的抗拉強(qiáng)度，則大體積混凝土產(chǎn)生貫穿裂縫。 </p><p>　　二．大體積高性能混凝土

6、裂縫控制 </p><p>　　1.控制混凝土的出機(jī)溫度及澆灌溫度 </p><p>　　混凝土的出機(jī)溫度影響最大的是石子及水的溫度，砂的溫度次之。在氣溫較高時(shí)，拌和混凝土?xí)r可用低溫水或冰水?dāng)嚢杌炷?，同時(shí)防止太陽(yáng)的直接照射，砂石料場(chǎng)設(shè)置遮陽(yáng)蓬。 </p><p>　　2.大體積高性能混凝土施工控制 </p><p>　?。?）混凝土施工分層

7、、分段對(duì)稱連續(xù)澆注，加強(qiáng)振搗確保混凝土的密實(shí)度，澆筑和振搗過程中要注意下列問題：在澆筑工序中，控制混凝土的均勻性和密實(shí)性，混凝土由泵車卸出進(jìn)行澆筑時(shí)，其自由傾落高度一般不宜超過2m，在豎向結(jié)構(gòu)中澆筑混凝土的高度不得超過3m，防止混凝土的分層離析，振動(dòng)棒使用時(shí)不能將振動(dòng)棒太靠近模板或鋼筋，使模板和鋼筋受到強(qiáng)烈的振動(dòng)而產(chǎn)生走動(dòng)、位移或變形，致使混凝土產(chǎn)生裂縫。 </p><p>　?。?）合理選用原材料，采用“雙摻法

8、”優(yōu)化配置比設(shè)計(jì)，盡可能降低混凝土的水化熱，并有適宜的早期強(qiáng)度和較好的施工性能，(初凝時(shí)間不少于6h，坍落度控制在12～14cm，保證有良好的可泵性、泌水小、流淌斜度相對(duì)較小等)。 </p><p>　?。?）在設(shè)計(jì)允許條件下，視工程情況減小澆筑面積，減少混凝土的體積，使溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力相應(yīng)減少，抗裂強(qiáng)度得到改善。 </p><p>　?。?）選擇合理的澆灌工藝，在規(guī)定的區(qū)段內(nèi)保證連續(xù)澆

9、灌。選擇合理的澆灌路線，按斜面分層推進(jìn)，確定每層的厚度及在初凝之前能被新澆混凝土覆蓋的單位時(shí)間需要入模的混凝土量，確定混凝土供應(yīng)量及必要的設(shè)備投入，防止“冷縫”。夏季采用降低原材料入機(jī)溫度，混凝土輸送管上加濕草袋覆蓋, 噴水降溫等措施，降低混凝土入模溫度。把握二次振搗時(shí)機(jī)，消除沉縮裂縫；作好初凝之后終凝之前的表面壓抹消除表面裂紋。消除在降溫階段出現(xiàn)應(yīng)力集中的隱患。采取監(jiān)測(cè)手段，提供水化熱溫升及內(nèi)外溫差和降溫梯度信息，以便確認(rèn)或調(diào)整施工措

10、施，使混凝土在硬化階段得到良好的保溫蓄熱養(yǎng)護(hù)，以利控制溫度裂縫。大面積混凝土主要是控制收縮應(yīng)力，注意二次振搗消除沉縮裂縫，大面積板面更作好初凝后終凝前的壓抹面消除表面裂縫。 </p><p>　　三、防止大體積高性能混凝土裂縫措施 </p><p>　　1.嚴(yán)格控制混凝土的配合比，在滿足強(qiáng)度、密實(shí)性、耐久性、抗?jié)B等級(jí)和泵送混凝土的和易性(即塌落度及其損失)要求的前提下，最大限度地控制混凝土

11、的水泥用量，以及采用雙摻技術(shù)(優(yōu)質(zhì)粉煤灰或磨細(xì)礦渣加上高效減水劑)，并按設(shè)計(jì)強(qiáng)度、抗?jié)B標(biāo)號(hào)通過實(shí)驗(yàn)確定最佳配合比。另外，水灰比是對(duì)抗?jié)B性起決定作用的因素，在明挖車站主體結(jié)構(gòu)中，必須限制水灰比的最大限值為0.45。 </p><p>　　2.車站結(jié)構(gòu)的頂板、底板和側(cè)墻的混凝土采用高性能補(bǔ)償收縮混凝土。C30高性能補(bǔ)償收縮混凝土配合比的單位水泥用量不大于370kg/m3，要求結(jié)硬后的實(shí)體混凝土早期強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)值的7

12、0%～80%。 </p><p>　　3.嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度，夏季高溫季節(jié)施工時(shí)，盡量利用夜間施工，采取措施降低混凝土的入模溫度(視環(huán)境溫度盡量降低至25℃以下為最好)。 </p><p>　　4.混凝土澆筑后，加強(qiáng)保溫養(yǎng)護(hù)，為了防止混凝土冷卻時(shí)降溫過快，造成過大的溫差，就需要在冷卻過程中采用保溫養(yǎng)護(hù)，控制散熱過程并防止混凝土表面溫度的驟然變化，采用信息化施工，每隔2h量測(cè)一次溫度，

13、根據(jù)量測(cè)的溫度指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)和拆模。 </p><p>　　5.正確的養(yǎng)護(hù)措施會(huì)降低混凝土的干燥速率，延緩表層水分損失，尤其是早期頭幾個(gè)小時(shí)和澆注當(dāng)天的養(yǎng)護(hù)。模板外側(cè)經(jīng)常保持濕潤(rùn)，木模宜澆水，鋼模則可外輔保水的覆蓋層，規(guī)定的保水養(yǎng)護(hù)時(shí)間為10d，在車站出入口和進(jìn)風(fēng)口加以圍蔽，盡可能防止干燥空氣流入?；炷恋恼麄€(gè)養(yǎng)護(hù)時(shí)間大于14d。 </p><p>　　6.車站頂板混凝土澆筑完畢后，立即收水加蓋

14、濕草包養(yǎng)護(hù)不少于14d，能做到蓄水養(yǎng)護(hù)則最理想。并且要及時(shí)施做防水層和回填覆土，頂板的底層面要注意保溫養(yǎng)護(hù)。 </p><p>　　7.車站結(jié)構(gòu)按施工流程設(shè)置后澆帶，后澆帶的間距根據(jù)外界氣溫條件宜控制在18～24m。從混凝土配比設(shè)計(jì)、原材料控制及混凝土灌注各個(gè)環(huán)節(jié)采取措施防止混凝土產(chǎn)生開裂。 </p><p>　　8.混凝土配合比設(shè)計(jì)相關(guān)要求：在滿足設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的前提下，即在平均強(qiáng)度、強(qiáng)度保證

15、率和耐久性等方面滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，把水泥用量降到最低程度。在施工條件許可的范圍內(nèi)，盡可能降低用水量。采用不同粒徑的砂石料進(jìn)行摻配試驗(yàn)，經(jīng)過多次篩選，確定合理的集料摻配比例，使混凝土空隙率降至最低，密實(shí)度增加。密切注意和易性對(duì)施工質(zhì)量的影響，確保施工混凝土和易性良好。摻加粉煤灰，改善混凝土和易性，降低水化熱。 </p><p>　　9.混凝土原材料選用注意事項(xiàng)如下：使用體積安定性好的水泥。采用中砂。選擇結(jié)構(gòu)密實(shí)，并有

16、足夠強(qiáng)度的優(yōu)良骨料，并嚴(yán)格控制諸如云母、粘土、堿性物質(zhì)等有害物質(zhì)的含量及針、片狀骨料的含量。嚴(yán)格控制砂石料的含泥量，減少由于過多含泥量而增加混凝土收縮。采用飲用水拌制。 </p><p>　　10.混凝土供注意事項(xiàng)如下：實(shí)行攪拌站(商品混凝土拌和站)、攪拌車及泵車供料方式，定點(diǎn)布料，提高工作效率，提高施工時(shí)混凝土的勻質(zhì)性和整體性。加強(qiáng)指揮調(diào)度，施工現(xiàn)場(chǎng)與攪拌站之間設(shè)常駐代表，設(shè)置調(diào)度電話，建立調(diào)度會(huì)議，發(fā)現(xiàn)問題及

17、時(shí)處理。實(shí)施嚴(yán)格的平面管理，各種作業(yè)場(chǎng)地、機(jī)具材料按規(guī)定的區(qū)域和地點(diǎn)操作堆放，車輛行駛路線分區(qū)規(guī)劃安排，避免混亂。搞好場(chǎng)地和便道硬化質(zhì)量，攪拌車在場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸正常。在確?；炷辆哂辛己玫暮鸵仔院蜏囟纫?拌合溫度和澆筑溫度)的情況下，在操作過程中突出一個(gè)“快”字，以滿足結(jié)構(gòu)整體連續(xù)澆筑的需要。 </p><p>　　11.混凝土施工注意事項(xiàng)如下：配專業(yè)熟練工人施工混凝土，提高施工質(zhì)量。合理確定結(jié)構(gòu)施工分段，降低水化熱

18、。采用分段分層澆筑的方法，每層混凝土厚度不超過振動(dòng)棒長(zhǎng)的1.25倍；在振搗上一層時(shí)，插入下一層混凝土內(nèi)10cm，且要在下層混凝土初凝之前進(jìn)行。溫度控制是防止出現(xiàn)溫度裂縫的核心，為此：盡量不安排在高溫天氣澆筑，否則先采取灑水降溫措施；嚴(yán)格控制混凝土入模溫度不能過高；及時(shí)養(yǎng)護(hù)，防止發(fā)生早期干縮裂縫；不過早拆模，拆模后加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)至少14d以上；控制混凝土表面溫度與周圍溫差小于15℃，防止表面出現(xiàn)裂縫。模板及支撐事先進(jìn)行分析計(jì)算，確保強(qiáng)度、剛度及

19、穩(wěn)定性滿足混凝土施工要求，防止產(chǎn)生過大變形。防止因鋼筋銹蝕，進(jìn)而產(chǎn)生銹蝕膨脹，使混凝土保護(hù)層內(nèi)出現(xiàn)裂縫，為此：鋼筋架高離地堆放，雨天蓬布遮蓋，防止產(chǎn)生銹蝕。銹蝕嚴(yán)重的鋼筋嚴(yán)禁使用；采取措施保證混凝土保護(hù)層厚度足夠；加強(qiáng)振搗使混凝土密實(shí)，防止因振搗不密實(shí)，出現(xiàn)裂縫進(jìn)而導(dǎo)致鋼筋進(jìn)一步銹蝕的現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)混凝土未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前，嚴(yán)格控制外部荷載對(duì)混凝土產(chǎn)生影響，為此：禁止重型設(shè)備頻繁從旁經(jīng)過；不在結(jié)構(gòu)表面堆重物；中板支架的拆除時(shí)間嚴(yán)格控制；不過早

20、拆除支撐。 </p><p><b>　　四．結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　對(duì)于大體積高性能混凝土裂縫，應(yīng)以預(yù)防為主，為此需要精心設(shè)計(jì)、施工，掌握住它的基本知識(shí)，并根據(jù)實(shí)際采取有較措施，會(huì)使施工質(zhì)量得到很好的保證。以上各項(xiàng)技術(shù)措施并不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互制約的，設(shè)計(jì)和施工中必須結(jié)合實(shí)際、全面考慮、合理采用，才能起到良好的效果。 </p>

21、<p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]仲曉林,林松濤.大體積混凝土施工規(guī)范實(shí)施指南[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2011-05-01 </p><p>　　[2]宋功業(yè),魯平.現(xiàn)代混凝土施工技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社.2010-01-01 </p><p>　　[3]韓素芳,王安嶺.混凝土質(zhì)量控制