淺談大體積混凝土承臺裂縫處理及控制

第9頁淺談大體積混凝土承臺裂縫處理及控制摘要大體積混凝土承臺前期水化熱反應(yīng)較大，對大體積承臺結(jié)構(gòu)有造成裂縫的危害，通過分析后控制裂縫的出現(xiàn)。關(guān)鍵詞大體積混凝土水化熱冷水管降溫控制因素一工程概況XX特大橋跨南水北調(diào)明渠段為(48+80+48)m連續(xù)箱梁主跨80米、邊跨48米。橋墩采用雙線圓端形實體橋墩，鉆孔樁基礎(chǔ)，鉆孔樁為64根、承臺4個、橋墩4個，其中49#和50#承臺均位于南水北調(diào)邊坡馬道上，49#和50#承臺混凝土設(shè)計等級為C35，承臺均為三步臺結(jié)構(gòu)，承臺第一層尺寸為18.6m×14.6m×3m,第二層尺寸13.6m×9.2m×1.5m，第三層尺寸10.6m×6.2m×1.5m。50#承臺澆筑采用一次性澆筑成型，因承臺為大體積混凝土，水泥水化反應(yīng)放出大量的水化熱，使其內(nèi)部溫度急劇上升，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部和表面的溫差過大，進(jìn)而產(chǎn)生混凝土漲縮裂縫。承臺裂縫最大寬度為1.1mm。經(jīng)過河北省建筑檢測中心對裂縫進(jìn)行檢測后，鑒定結(jié)果為裂縫不影響主體結(jié)構(gòu)及承載力，決定采用裂縫灌漿的方法對裂縫進(jìn)行處理，對于寬度大于0.5mm的裂縫采用灌漿材料進(jìn)行壓力灌漿，對于細(xì)小裂縫采用封縫膠進(jìn)行封閉處理二裂縫處理的主要施工方法一般規(guī)定加固工程嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)加固與設(shè)計規(guī)范》（GB50367-2006）執(zhí)行。采用裂縫灌漿技術(shù)加固維護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)時，應(yīng)由專業(yè)施工隊伍進(jìn)行施工。進(jìn)場材料的規(guī)定加固用材料應(yīng)具有質(zhì)檢部門的產(chǎn)品性能檢測報告和產(chǎn)品合格證。當(dāng)被加固的結(jié)構(gòu)處于特殊環(huán)境時，應(yīng)根據(jù)具體情況選用有效的防護(hù)材料。3.裂縫灌漿3.1施工方法：根據(jù)現(xiàn)場條件，對承臺北側(cè)的兩條大裂縫采用高壓灌漿技術(shù)進(jìn)行全封閉灌注，最大灌注壓力可達(dá)到60Mpa；其余大于0.5mm的采用低壓灌漿技術(shù)進(jìn)行全封閉灌注。3.2施工準(zhǔn)備：現(xiàn)場需要將已埋入地下的需要處理的裂縫清理出來，如周邊有蓄水需提前三天清理干凈，提供干燥的施工環(huán)境，以保障施工質(zhì)量。3.3施工工藝及技術(shù)要點：基層處理—確定注入口和排氣口—封閉裂縫—固定注膠咀—灌膠—清理表面（1）基層處理沿裂縫兩側(cè)2-5厘米的距離內(nèi)進(jìn)行清理工作。清除表面的灰塵、油污、松動物等?？p中如被灰塵堵塞，可用小型工業(yè)吸塵器吸出。（2）確定注入口根據(jù)裂縫的寬度，設(shè)置注入口及排氣口的距離（可參考下表），注入口位置盡量設(shè)置在裂縫較寬、開口較通暢的部位，預(yù)留位置。裂縫寬度（mmm）0.5-11-22以上高壓注漿咀間距距（cm）60-100100-2000低壓注漿咀間距距（cm）20-4030-50（3）封閉裂縫、植入注漿咀及預(yù)留排氣口按使用說明配制封縫膠，調(diào)勻后，沿裂縫表面涂刮，封閉裂縫，留出注入口和排氣口，采用高壓灌漿的用電錘鉆孔，鉆孔直徑為12mm，將孔內(nèi)清理干凈后植入注膠咀，在排氣口粘貼低壓用注膠咀；低壓灌漿的直接在注膠口粘貼注膠咀。灌漿將灌縫膠主劑－固化劑按使用說明書要求的質(zhì)量比進(jìn)行配制，混合均勻后倒入高壓注漿機(jī)，將高壓注漿機(jī)和注膠咀連接好后，開啟注漿機(jī)開始注漿，注漿時應(yīng)從下向上依次注膠，當(dāng)排氣口的注膠咀中流出膠液時，就可以關(guān)閉注漿機(jī)，將排氣口堵上堵頭，將注膠機(jī)移到相鄰注膠咀重復(fù)注膠，直至裂縫全部注滿；采用低壓注膠的是用注膠器吸取混合好的灌縫膠（約50ml），擰入注膠咀，拉緊手環(huán)使手環(huán)架在活塞后座上，利用彈簧的彈力，推進(jìn)活塞使膠液壓入裂縫，當(dāng)相鄰的咀中流出膠液時，就可以拔出注膠器，堵上堵頭，將注膠器移到相鄰注膠咀重復(fù)注膠，直至裂縫全部注滿。一般注膠后1天左右，灌縫膠固化后，就可以鏟除注膠咀和封縫材料，并將表面清理干凈。4.網(wǎng)狀裂縫封閉（1）對于小于0.2mm的裂縫進(jìn)行表面封閉的措施。具體處理方法：清除基面的灰塵、油污，反砂等松動物，將封縫膠按比例配制，均勻涂刷在裂縫處，以完全覆蓋裂縫為準(zhǔn)，寬度在30mm厚度在0.7mm左右即可。（2）固化養(yǎng)護(hù)，封縫膠在常溫下養(yǎng)護(hù)時間為3天。5．注意事項（1）混凝土表面有明水時應(yīng)擦去并使用熱風(fēng)機(jī)吹干后在施工；（2）遠(yuǎn)離明火，儲存溫度不得高于40℃；（3）物品屬可燃性產(chǎn)品，必須注意煙火，保管數(shù)量必須遵守消防法的有關(guān)規(guī)定；（4）使用時應(yīng)佩帶防護(hù)眼鏡，手套，緊扣工作服；（5）火災(zāi)時應(yīng)使用泡沫或粉末滅火器。圖一50#承臺現(xiàn)場裂縫壓力灌漿圖二50#承臺裂縫灌漿后三、裂縫的原因分析在現(xiàn)實工程中，裂縫確實存在。究其根源不外乎材料、施工、設(shè)計等方面的因素。解決裂縫的問題也主要從這三方面入手。據(jù)有關(guān)報道，由于施工因素造成混凝土早期裂縫的可能占80%左右，因混凝土材料方面原因造成的裂縫可能占15%左右，因設(shè)計因素造成的裂縫可能占5%左右。下面主要從材料和施工兩方面進(jìn)行分析，從產(chǎn)生裂縫的原因和如何進(jìn)行防治作一些探討。1、由于50#承臺只有最下面鋪設(shè)了一層直徑為25mm的鋼筋網(wǎng)片，而且三步承臺為大體積混凝土結(jié)構(gòu)，一共需要1100方的混凝土。在澆筑完成后產(chǎn)生的水化熱非常大，從而造成承臺內(nèi)部和外部的溫差較大，極容易產(chǎn)生裂縫。2、在炎熱的大風(fēng)天氣，混凝土表面水分蒸發(fā)較過快，造成混凝土內(nèi)部水化熱過高，在混凝土澆筑數(shù)小時后仍處于塑性狀態(tài)，易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。3、50#承臺施工發(fā)生在六月份，此時室外溫度混凝土入模溫度較高，澆筑過程中烈日當(dāng)空，容易造成混凝土收縮值過大。4、混凝土施工過分振搗，模板、墊層過于干燥。混凝土澆筑振搗后，粗骨料沉落，擠出水分、空氣，表面呈現(xiàn)泌水而形成豎向體積縮小沉落，造成表面砂漿層，它比下層混凝土有較大的干縮性能，待水分蒸發(fā)后，易形成凝縮裂縫。而模板、墊層在澆筑混凝土之時灑水不夠，過于干燥，則模板吸水量大，引起混凝土的塑性收縮，產(chǎn)生裂縫?；炷翝矒v后，過分抹干壓光會使混凝土的細(xì)骨料過多地浮到表面，形成含水量很大的水泥漿層，水泥漿中的氫氧化鈣與空氣中二氧化碳作用生成碳酸鈣，引起表面體積碳水化收縮，導(dǎo)致混凝土板表面龜裂。5、在澆筑完成后，由于養(yǎng)護(hù)不到位產(chǎn)生的混凝土早期脫水及拆模過早。四、防止裂縫產(chǎn)生的措施下一步施工中的49#承臺面臨與50#承臺一樣的結(jié)構(gòu)和外界條件，我們通過分析裂縫產(chǎn)生的原因，對49#承臺的施工進(jìn)行嚴(yán)格的控制。由于水化熱產(chǎn)生的升溫較高、降溫幅度大、速率快，使混凝土產(chǎn)生較大的溫度和收縮應(yīng)力是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。因此，為防治水化熱引起的裂縫，施工前應(yīng)計算升溫峰值、內(nèi)外溫差及降溫速率，制定相應(yīng)的技術(shù)措施，防止和控制溫度裂縫，確保工程質(zhì)量。1、降低混凝土入模溫度（1）降低原材料進(jìn)入攪拌機(jī)的溫度如夏季在水箱內(nèi)加冰塊，降低水溫；粗骨料遮陽防曬，并灑冷水降溫；細(xì)骨料遮陽防曬；散裝水泥提前儲備，避免新出廠水泥溫度過高。采取以上措施最大限度降低混凝土出機(jī)溫度。（2）施工時間位于夏季，混凝土運(yùn)輸車加保溫套或?qū)摅w噴淋冷水降溫，混凝土泵送管道遮陽防曬。構(gòu)件的澆筑時間盡量改在下午六點以后進(jìn)行。（3）混凝土澆筑作業(yè)面遮陽，減少混凝土冷量損失。（4）澆筑前，先將模板用冷水潤濕，降低模板溫度。2、降低混凝土水化熱（1）選擇中低熱品種水泥，優(yōu)先選用礦渣硅酸鹽水泥。（2）摻人一定比例的粉煤灰。（3）摻入高效減水劑。（4）摻加緩凝劑。3、混凝土振搗方式混凝土振搗采用直徑為50mm和70mm插入式振搗器,對于大面積分層澆筑混凝土,如果下層混凝土即將初凝或已進(jìn)入初凝,則振搗棒振搗時不宜插入下層,以達(dá)下層表面為宜,如下層混凝土未達(dá)初凝可插入下層5cm,保證下層在初凝前再進(jìn)行一次振搗,使混凝土具有良好的密實度,防止漏振和過振,確保質(zhì)量良好。4、內(nèi)部埋設(shè)雙層降溫水管。50#承臺的案例表明，裂縫一般都產(chǎn)生于一步臺的位置，降低一步臺的內(nèi)外溫差為控制裂縫產(chǎn)生的重中之重。在一步承臺內(nèi)部布置雙層直徑為50mm的循環(huán)降溫水管，通過循環(huán)冷水的降溫，將內(nèi)外溫差降低到最低數(shù)值。在澆筑混凝土前埋置冷卻水管的同時埋設(shè)溫度傳感器,澆筑完畢后進(jìn)行溫度監(jiān)測,確保承臺混凝土水化熱引起的最大溫差在25℃以內(nèi),冷卻管的進(jìn)出水溫差控制不超過10℃。當(dāng)發(fā)現(xiàn)進(jìn)出水口溫差過大或過小,或者水溫與混凝土內(nèi)部溫度的差值超過25℃時,及時調(diào)整水溫或流量,防止水管周圍產(chǎn)生溫度裂縫。在養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，在降溫管道內(nèi)注入高強(qiáng)度的灌漿劑，保證承臺內(nèi)部的密實性和強(qiáng)度。5、采用二次抹壓技術(shù)混凝土大模振搗，表層刮平抹壓1~2小時后，即在混凝土初凝前在混凝土表面進(jìn)行二次抹壓，消除混凝土干縮、沉縮和塑性收縮產(chǎn)生的表面裂縫，增加混凝土內(nèi)部的密實度。但是，二次抹壓時間必須掌握恰當(dāng)，過早抹壓沒有效果；過晚抹壓混凝土已進(jìn)入初凝狀態(tài)，失去塑性，消除不了混凝土表面已出現(xiàn)的裂縫。6、混凝土自然養(yǎng)護(hù)（1）大體積混凝土的裂縫,特別是表面裂縫,主要是由于內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生的。澆筑后,水泥水化熱使混凝土溫度升高,表面易散熱溫度較低,內(nèi)部不易散熱溫度較高,相對地表面收縮內(nèi)部膨脹。表面收縮受內(nèi)部約束產(chǎn)生拉應(yīng)力。通常這種拉應(yīng)力較小,不會超過混凝土抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫。但由于混凝土外部受太陽曝曬、雨水、冷空氣等的襲擊,會使表面升降溫差較大。因此,養(yǎng)護(hù)是防止混凝土開裂的關(guān)鍵。在混凝土澆筑完畢待混凝土終凝后立即在上表面作蓄水養(yǎng)護(hù),蓄水深度在30cm以上,以推遲混凝土表面溫度的迅速散失,控制混凝土表面溫度與內(nèi)部中心溫度或外界氣溫的差值,防止混凝土表面開裂。養(yǎng)護(hù)期間不得中斷冷卻水及養(yǎng)護(hù)用水的供應(yīng),要加強(qiáng)施工中的溫度監(jiān)測和管理,及時調(diào)整