大體積混凝土防裂

大體積混凝土防裂-1

一、大體積混凝土的定義對于大體積混凝土的定義有不同的解釋，日本建筑學會標準（JASS5）的定義：“結構斷面最小尺寸在800mm以上，水化熱引起混凝土內的最高溫度與外界氣溫之差超過25°C的混凝土，稱為大體積混凝土?！蔽覈呈┕挝恢贫ǖ摹按篌w積混凝土工法”中認為：凡結構斷面最小尺寸大于3000mm的混凝土塊體；或者單面散熱的結構斷面的最小尺寸在750mm以上，雙面散熱在1000mm以上，水化熱引起的最高溫度與外界氣溫之差預計超過25°C的混凝土，均可稱為大體積混凝土?？傊篌w積混凝土還沒有一個統(tǒng)一的定義。在工程實踐中常遇到大體積混凝土結構，如大型設備基礎、大型船塢底板、塢首、碼頭胸墻、橋梁墩臺、水電站壩等。由于這些結構體積大、整體行要求高，往往不宜留置施工縫。因此，美國混凝土學會曾強調指出：“任何就地澆筑的大體積混凝土，必須要求采取措施，解決水化熱及隨之引起的體積變形問題。以最大的限度減少開裂?！本C述所述，應十分慎重組織大體積混凝土的施工，以防止出現(xiàn)質量事故。二、大體積混凝土裂縫成因大體積混凝土裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的，各類裂縫產(chǎn)生的主要影響因素如下：

1、收縮裂縫混凝土的收縮引起收縮裂縫，收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮就越大。選用水泥品種的不同，干縮、收縮的量也不同?；炷林饾u散熱和硬化過程引起的收縮，會產(chǎn)生很大的收縮應力。如果產(chǎn)生的收縮應力超過當時的混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。在大體積混凝土里，即使水灰比并不低，自身收縮量值也不大，但是它與溫度收縮疊加到一起，就要使應力增大，所以在水工大壩施工時早就將自身收縮作為一項性能指標進行測定和考慮。2、溫差裂縫混凝土內外部溫差過大會產(chǎn)生裂縫，主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大。特別是大體積混凝土更易發(fā)生此類裂縫。大體積混凝土結構一般要求一次性整體澆筑。澆筑后，水泥因水化引起水化熱，由于混凝土體積大，聚集在內部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內部溫度將顯著升高，而其表面則散熱較快，形成了較大的溫度差，使混凝土內部產(chǎn)生壓應力，表面產(chǎn)生拉應力。此時，混凝齡期短，抗拉強度很低。當溫差產(chǎn)生的表面抗拉應力超過混凝土極限抗拉強度，則會在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。大體積混凝土防裂-2

三、大體積混凝土防裂措施

1、材料及配合比方面的控制措施

1.1優(yōu)選混凝土原材料

1）水泥采用中、低熱水泥，控制水泥中發(fā)熱量和發(fā)熱速度最快的鋁酸三鈣（C3A）含量宜在8%以下；

2）砂采用質地堅硬、級配良好的天然中砂，含泥量不大于3%，細度模數(shù)為2.6-3.1；

3）石子盡量采用多級配的碎石，盡量采用較大骨料粒徑，改善骨料級配，做好級配設計；

4）摻合料：

粉煤灰采用Ⅱ級以上粉煤灰，在綜合考慮混凝土耐久性的情況下，適當增加粉煤灰摻量；礦渣粉采用S95級以上磨細礦渣粉，摻量不超過水泥用量的40%；

5）高效減水劑宜采用緩凝型高效減水劑，不采用早強性能的減水劑。

1.2合理的配合比設計

設計原則：在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應盡可能地降低混凝土的單位用水量，盡量選用低砂率、低坍落度、摻高效減水劑和高粉煤灰、礦渣粉摻量的配合比，合理使用各種原材料、減少水泥用量和降低水化熱。具體措施如下：

1）采用質量好的河砂（如閩江砂）和較大骨料粒徑多級配碎石降低混凝土單方用水量和降低砂率。

2）摻加緩凝型高效減水劑改善混凝土的和易性，減少坍落度損失，降低混凝土單方用水量。

3）在不影響混凝土耐久性（抗凍等）的前提下，盡量多的單摻和雙摻粉煤灰及礦渣粉，改善混凝土的和易性，減少水泥用量，降低水化熱。

4）外加聚丙烯纖維，在混凝土中摻入適量的聚丙烯纖維，由于其在混凝土內部構成一種均勻的亂向支撐體系，它的亂向分布形式削弱了混凝土的塑性收縮，收縮的能量被分散到無數(shù)的纖維絲上，從而有效地增強了混凝土的韌性，減少混凝土初凝時收縮引起的裂紋和裂縫。

2、施工方面的控制措施

2.1合理安排混凝土施工程序和施工進度

合理安排混凝土施工程序和進度是防止基礎貫穿裂縫，減少表面裂縫的主要措施之一。施工程序和施工進度安排，應滿足如下幾點要求：

a.基礎約束區(qū)混凝土在設計規(guī)定的間歇期內連續(xù)均勻上升，基礎強約束區(qū)混凝土宜在低溫季節(jié)施工，分層澆筑間歇期應控制在7天左右，最長不得超過10天。為降低澆筑硬化混凝土的約束及降低澆筑混凝土對新澆筑混凝土溫升的增高，需做到分層不宜過高、間歇期短，適當?shù)倪B續(xù)施工。

b.在巖基或老混凝土上澆注混凝土結構，縱向分段長度應在15米以內。

c.在底板上連續(xù)澆注墻體結構，墻體上的水平施工縫應設在墻體距底板底面1m以上位置。

d.對不宜設置施工縫的結構，可采用跳倉澆注和設置閉合塊的方法，減小一次澆注長度。

e.上下兩層相鄰混凝土應避免錯縫澆注。

2.2改善基面約束條件

巖石地基表面應處理平整，防止因應力集中而產(chǎn)生的裂縫，在地基與結構之間可設置緩沖層（如刷一層熱瀝青等），減少約束。

2.3尋求設計修改、變更

在應力集中和應力變化處，采取一些設計上的變更措施，如增加了水平向的構造配筋等，以達到減輕邊緣效應，提高抗拉伸強度，控制裂縫開展的目的。

2.4控制混凝土澆注溫度

熱天降低混凝土澆筑溫度應從降低混凝土出機口溫度、減少運輸途中和倉面的溫度回升兩方面著手。

2.4.1熱天降低混凝土出機口溫度措施：

①降低骨料溫度

a.提高骨料堆料高度，避免骨料平鋪堆放，減小陽光直射面積，有條件可采取設置遮陽棚，用水噴淋骨料等方法。另外，拌和取料時，從底層取料。

b.預冷骨料：預冷骨料的方法很多，目前經(jīng)常使用的有：水冷法、風冷法等。采用預冷措施可使粗骨料溫度降至零度以下。目前通過預冷骨料、冷卻水拌和和加冰等綜合措施，即使在高溫季節(jié)，也可將混凝土出機溫度降到7℃左右。

②水泥使用前應充分散熱降溫，水泥溫度降至自然溫度后方可使用，施工時可增加水泥的儲存能力，延長水泥儲存時間，便于降溫。

③加冰和用低溫水拌和

a.低溫水拌和：盡量采用地下水和自來水拌和，水溫降低1℃可使混凝土出機溫度降低0.2℃左右。

b.加冰拌和：加冰后，混凝土拌和時間要適當延長（一般通過試驗確定），一般延長1min左右。

2.4.2熱天減少運輸、澆注過程中溫度回升：

①防陽隔熱設施

運輸混凝土的容器側壁要隔熱、頂部設防陽棚，可使用混凝土在運輸途中溫度回升不超過1℃。

膠帶機輸送混凝土時，膠帶輸送機宜設在密封、保溫較好的廊到內，必要時可設冷卻管道或通風降低廊到內的氣溫，從而可使混凝土在運輸途中溫度不回升。如果膠帶機未采取密封和保溫措施，則混凝土運輸途中溫度回升較大。

混凝土倉面設防陽棚和噴霧，可降低倉面環(huán)境溫度6~8℃?；炷翝仓^程中預冷混凝土振搗后表面立即用保溫材料覆蓋。

②加強管理，加快施工速度

各施工環(huán)節(jié)要配套，高溫季節(jié)混凝土澆筑覆蓋時間不超過2h。澆筑方案選擇和施工布置設計時要盡量減少運輸距離，避免多次運轉。

③避開高溫時段澆筑

白天高溫時段只作澆筑前的準備工作，盡量安排在下午16時至次日上午10時進行澆筑。

2.4.3埋設冷卻水管通水冷卻

通水冷卻是人為控制大體積混凝土內部溫度的手段。早期通水冷卻的作用是削減大體積混凝土內部的最高溫度的峰值，以期將最高溫度限制在所允許的范圍以內。

①冷卻水管根據(jù)大體積混凝土尺寸分層布置，可采用Φ32mm的薄型鋼管，交叉排列布置，冷卻水管進出水口集中布置，以保統(tǒng)一控制。

②冷卻水管使用前應進行壓水試驗，防止管邊漏水、阻水。

③混凝土澆筑前各層冷卻水管按先后開始通水，為防止所澆筑混凝土引起下層混凝土的溫度回升，可對下層混凝土進行二次通水冷卻。通水冷卻時間可根據(jù)實測溫度結果確定。

④控制進出口水溫，冷卻水的進水溫度宜為8℃～15℃。

⑤控制混凝土降溫速率小于2℃～3℃/d。

⑥待冷卻水管完成使命，應采用高標號水泥封堵冷卻水管。

2.5澆筑、振搗

混凝土按規(guī)定厚度、順序和方向分層澆筑，分為一層的混凝土內所澆混凝土不能有冷縫，混凝土澆筑布料厚度不超過50cm。加強混凝土的澆筑振搗，提高密實度，保證混凝土的均勻性，采用兩次振搗技術，改善混凝土強度，提高抗裂性。

2.6混凝土保溫、保濕養(yǎng)護

混凝土養(yǎng)護包括溫度和濕度兩個方面，結構表層混凝土的抗裂性和耐久性在很大程度上取決于施工養(yǎng)護過程中的溫度和濕度養(yǎng)護。大體積混凝土養(yǎng)護的原則是使混凝土中心溫度與混凝土表面溫度差不大于25℃，混凝土降溫速率小于2~3℃/d,從而避免出現(xiàn)有害裂縫。具體養(yǎng)護方法可圍繞這一原則制定。如可采取塑料薄膜+土工織物+草簾覆蓋的保溫措施，混凝土凝固后，用35℃左右溫水濕潤養(yǎng)護等，注意嚴禁用冷水直接進行灑水養(yǎng)護，使混凝土遭受冷擊產(chǎn)生裂縫。

2.7拆模

混凝土盡可能晚拆模，拆模后混凝土表面進行養(yǎng)護覆蓋，溫度不應下降15℃以上，混凝土的現(xiàn)場試塊強度不低于5MPa。

2.8混凝土施工現(xiàn)場溫度監(jiān)控

在正式施工過程中，為檢驗施工質量和溫控效果，掌握溫控信息，以便及時調整和改進溫控措施，達到信息化施工，就必須對混凝土進行溫度監(jiān)測。檢驗不同時間的混凝土各部位溫度和溫控情況。如溫控措施效果不佳，可及時報警，達不到溫控標準時，可及時采取措施。當混凝土內外溫差遠低于溫控標準時，則可減少溫控措施，減少溫控費用。

現(xiàn)場混凝土溫度監(jiān)控應在混凝土澆筑前后連續(xù)進行，在達到溫峰前（混凝土澆筑后3~4天）以每2h監(jiān)測一次，出現(xiàn)溫峰后