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小議大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因及防治措施一、前言由于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷的增長(zhǎng),基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)投入也不斷的加大。在這些基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中,大體積混凝土施工是少不了的。什么是大體積的混凝土?我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》認(rèn)為,建筑物的截面最小邊尺寸在1m以上,水化熱引起混凝土內(nèi)的最高溫度和外界氣溫之差,一般超過(guò)25℃的混凝土,稱為大體積混凝土。大體積混凝土結(jié)構(gòu)的截面尺寸較大,裂縫一般在混凝土澆注短期內(nèi)形成,此時(shí)設(shè)計(jì)荷載尚未作用于結(jié)構(gòu)上,因此由外荷載引起裂縫的可能性很小。但由于水泥的水化作用是放熱反應(yīng),大體積混凝土自身又具有一定的保溫性能,因此其內(nèi)部溫升幅度較其表層的溫升幅度要大得多,而在混凝土升溫峰值過(guò)后的降溫過(guò)程中,內(nèi)部降溫速度又比其表層慢得多,在這些過(guò)程中,混凝土各部分的溫度變化而造成體積變化及其相互約束作用而在混凝土內(nèi)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力,一旦溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土所能承受的拉力極限值時(shí),這些大體積的混凝土就會(huì)出現(xiàn)裂縫。設(shè)計(jì)、施工時(shí)要十分慎重,否則易出現(xiàn)質(zhì)量事故,造成不必要的損失。二、裂縫產(chǎn)生的主要原因1、混凝土自身收縮的影響混凝土在空氣中硬結(jié)時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱為混凝土收縮。混凝土在不受外力的情況下的這種自發(fā)變形,受到外部約束時(shí),將在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力,使得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結(jié)硬過(guò)程中產(chǎn)生的體積變化,后期主要是混凝土內(nèi)部自由水分蒸發(fā)而引起的干縮變形。2、水泥水化熱的影響水泥水化過(guò)程中放出大量的熱量,且主要集中在澆筑后的5-7d左右,一般每克水泥可以放出450J左右的熱量,如果以水泥用量300Kg/m3~500Kg/m3來(lái)計(jì)算,每m3混凝土將放出15000KJ~23000KJ的熱量,從而使混凝土內(nèi)部溫度高達(dá)65℃左右,甚至更高。由于混凝土內(nèi)部和表面的散熱條件不同,因此混凝土中心溫度很高,這樣就會(huì)形成溫度梯度,使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。3、其他因素的影響混凝土配合比不良會(huì)造成混凝土塑性沉降裂縫,一般是混凝土配合比中,粗骨料級(jí)配不連續(xù)、數(shù)量不夠,砂率及水灰比不當(dāng)所造成的裂縫。水泥中的堿與活性骨料中的活性氧化硅起化學(xué)反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生裂縫。三、防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要措施1、優(yōu)選混凝土各種原材料(1)、骨料的選擇:在選擇粗骨料時(shí),可根據(jù)施工條件,盡量選用粒徑較大、級(jí)配良好的石子。既可以減少用水量,也可以相應(yīng)減少水泥用量,還可以減小混凝土的收縮和泌水現(xiàn)象。在選擇細(xì)骨料時(shí),采用平均粒徑較大的中,粗砂,從而降低混凝土的干縮,減少水化熱量,對(duì)混凝土的裂縫控制有重要作用。(2)、水泥的選擇:大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因就是水泥水化過(guò)程中釋放了大量的熱量。因此在大體積混凝土施工中應(yīng)盡量使用低熱或者中熱的礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥,并盡量降低混凝土中的水泥用量,以降低混凝土的溫升,提高混凝土硬化后的體積穩(wěn)定性。為保證減少水泥用量后混凝土的強(qiáng)度和坍落度不受損失,可適度增加活性細(xì)摻料替代水泥。(3)、摻加外加料和外加劑:摻加適量粉煤灰,可減少水泥用量,從而達(dá)到降低水化熱的目的。但摻量不能大于摻加適量的減水劑,它可有效地增加混凝土的流動(dòng)性,且能提高水泥水化率,增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度,從而可降低水化熱,同時(shí)可明顯延緩水化熱釋放速度。2、設(shè)計(jì)優(yōu)化措施(1)、精心設(shè)計(jì)配合比:在保證混凝土具有良好工作性的情況下,應(yīng)盡可能地降低混凝土的單位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水膠比)二摻(摻高效減水劑和高性能引氣劑)一高(高粉煤灰摻量)”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,生產(chǎn)出高強(qiáng)、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。(2)、增配構(gòu)造筋提高抗裂性能,配筋應(yīng)采用小直徑、小間距;避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中,在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。3、施工控制措施(1)、控制混凝土入模溫度:入模溫度的高低,與出機(jī)溫度密切相關(guān),另外還與運(yùn)輸工具、運(yùn)距、轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)、施工氣候等有關(guān)。在溫度較高的情況下進(jìn)行施工,可以在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)堆在露天的砂石用布覆蓋,以減少陽(yáng)光對(duì)其的輻射,同時(shí)對(duì)澆筑前的砂石用冷水降溫。在攪拌過(guò)程中向混凝土中添加冰水。如果是在冬季進(jìn)行施工,因?yàn)橐乐乖缙诨炷帘粌鰡?wèn)題,所以要求混凝土澆筑時(shí)應(yīng)該具有較高的澆筑溫度。在澆筑混凝土以前還應(yīng)該對(duì)基礎(chǔ)及新混凝土接觸的冷壁用蒸汽預(yù)熱,對(duì)原材料應(yīng)視氣溫高低進(jìn)行加熱。(2)、嚴(yán)格控制混凝土的澆筑速度一次澆注的混凝土不可過(guò)高、過(guò)厚,以保證混凝土溫度均勻上升。保證振搗密實(shí),嚴(yán)格控制振搗時(shí)間,移動(dòng)距離和插入深度,嚴(yán)防漏振及過(guò)振。(3)、砼溫度控制、監(jiān)測(cè)與養(yǎng)生:為降低大體積混凝土的水化熱,在混凝土的內(nèi)部通入冷卻循環(huán)水,采用循環(huán)法保溫養(yǎng)護(hù),以便加快混凝土內(nèi)部的熱量散發(fā)。為能夠較準(zhǔn)確地測(cè)量出砼內(nèi)部溫度,在砼中預(yù)埋測(cè)溫管,用水銀溫度計(jì)測(cè)溫。上下層溫差控制在15~20℃之內(nèi)。根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的溫度,可及時(shí)繪制出混凝土內(nèi)部溫度變化曲線,對(duì)照混凝土理論計(jì)算值,分析存在的問(wèn)題,有的放矢地采取相應(yīng)的技術(shù)措施;砼養(yǎng)護(hù)是大體積砼施工中一項(xiàng)十分關(guān)鍵的工作,主要是保持適宜的溫度和濕度,以便控制混凝土的內(nèi)外溫差,促進(jìn)砼強(qiáng)度的正常發(fā)展及防止裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展?;炷翝仓戤吅螅谄漤斆婕皶r(shí)加以覆蓋,要求覆蓋嚴(yán)密,并經(jīng)常檢查覆蓋保濕效果。其主要作用有二:一是蓄水保溫,防止表面水分蒸發(fā)和抵抗受太陽(yáng)輻射與刮風(fēng)時(shí)溫度驟變,二是保持內(nèi)外溫差的穩(wěn)定。四、總結(jié)大體積混凝土的裂縫破壞了結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性、防水性、危害嚴(yán)重,必須加以控制,大體積開
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