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[工艺工法] 大体积混凝土施工工艺及裂缝控制

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发表于 2019-2-11 08:19:53 | 显示全部楼层 |阅读模式
大体积混凝土施工工艺及裂缝控制
随着建筑施工技术飞速发展,现代建筑中经常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等,其主要特点是体积大,表面小,水泥水化热释放较集中,内部温升较快。当混凝土内外温差较大时,会产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用,所以必须从根本上加以分析,来保证施工的质量。                     
  大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同,分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝3种。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,其危害性较严重。而深层裂缝部分地切断了结构断面,也有一定危害性。表面裂缝一般危害性较小,但也影响外观质量。出现裂缝并不是绝对地影响结构安全,它有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3毫米;处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2毫米。对于地下或半地下结构,混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.10.2毫米时,虽然早期有轻微渗水,但经过一段时间后,裂缝可以自愈。如超过0.20.3毫米,则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以,在地下工程中应尽量避免超过0.3毫米贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝,将大大影响结构的使用,必须进行化学灌浆加固处理。            
  大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝,一方面是混凝土内部因素:由内外温差而产生的;另一方面是混凝土的外部因素:结构的外部约束和混凝土各质点间的约束,阻止混凝土收缩变形,混凝土抗压强度较大,但抗拉能力却很小,所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时,即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内,一般不会影响结构的强度,但却对结构的耐久性有所影响,因此必须予以重视和加以控制。而产生裂缝的主要原因有水泥水化热、外界气温变化和混凝土的收缩等造成。  
  如何控制这几方面对结构耐久性的影响呢?   
一、大体积混凝土的配合比设计   
  1.水泥的选用:应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥,优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。  
  2.粗细骨料:粗骨料宜采用连续级配,细骨料宜采用中砂。大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下,应提高掺合料及骨料的含量,以降低单方混凝土的水泥用量。  
  3.减水剂:为满足和易性和减缓水泥早期水化热发热量的要求,宜在混凝土中掺入适量的缓凝型减水剂。除加入减水剂外,有些混凝土还要根据需要加入其他外加剂,如引气剂、膨胀剂、泵送剂等。  
  4.除以上3点外,还要适当降低原材料的温度。   
二、大体积混凝土的浇筑与振捣   
  浇筑方案,除应满足每一处混凝土在初凝前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外,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。这种方案适用于结构平面尺寸不太大,施工时从短边开始,沿长边推进比较合适。必要时可分成两段,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。  
  3.斜面分层。要求斜面坡度不大于1/3,适用于结构长度大大超过厚度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。下面一道振动器布置在近坡脚处,确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前推进,震动器也相应跟上。  
三、混凝土的温控措施   
  1.水化热温升控制措施   
  混凝土升温时间较短,根据工程实践,一般在浇筑后的二至三天内,混凝土弹性模量低、基本处于塑性与弹塑性状态,约束应力很低。当水化热温升至峰值后,水化热能耗尽,继续散热引起温度下降,随着时间逐渐衰减,延续10余天至30余天。作为工程预控指标,可采取保温与降温措施的有:1)采用冰水配制混凝土,或混凝土厂址配置有深水井,采用冰凉的井水配置;2)粗细骨料均搭设遮阳棚,避免日光曝晒;3)选用低水化热的P.O.普硅水泥,并利用掺合料减少水泥单方用量。  
  2.混凝土拆模时,混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。   
  3.采用内部降温法降低混凝土内外温差。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,均可有效控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。  
  4.保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等),在缓慢的散热过程中,使混凝土获得必要的强度,以控制混凝土的内外温差小于20℃  
  大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能,如何采取更好的方法来降低混凝土的水化热,掺和料的用量该如何控制,混凝土原材料的温度是否可以再降低?这些都有待于在施工实践中进一步积累经验,采取有效措施,使大体积混凝土浇筑中出现的开裂问题能得到更好的解决。

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