科學(xué)控制混凝土裂縫,提高混凝土澆筑成品率

科學(xué)控制混凝土裂縫，提高混凝土澆筑成品率申報單位：泰安泰山鋁業(yè)公司持有單位：泰安泰山鋁業(yè)公司成果申報時間：2006年2月由于我廠近年來工業(yè)建設(shè)項目較多，建筑規(guī)模較大，建筑用混凝土量相對較多，如電解車間內(nèi)的電解槽基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、混凝土柱、混凝土吊車梁、2.4米混凝土平臺、地面,鑄造車間的條形基礎(chǔ)、鑄造機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)，1#、2#儲倉，陽極車間中頻爐設(shè)備基礎(chǔ)，各循環(huán)水池等，都為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。由于混凝土構(gòu)件在建筑物中承受重大荷載，一旦澆筑成型就伴隨建筑物永久使用，直到達(dá)到建筑物使用年限，在這期間一旦發(fā)生混凝土構(gòu)件破壞會給結(jié)構(gòu)造成巨大創(chuàng)傷，很難修復(fù)繼續(xù)使用，即使進(jìn)行中途修復(fù)，其造價也相當(dāng)高，而且會給生產(chǎn)經(jīng)營帶來極大不便。為此提高混凝土的制作及澆筑質(zhì)量，對我廠的建設(shè)有著重大的作用。、成員概況小組成員概況姓名性別年齡學(xué)歷職務(wù)職稱組內(nèi)分工武超男44大學(xué)總經(jīng)理高級項目總負(fù)責(zé)蔣雷男43大學(xué)副總經(jīng)理高級技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)測評分析吳業(yè)勇男43大學(xué)副總經(jīng)理高級經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)測評分析聶興亞男37大學(xué)企管部長中級技術(shù)實施及指導(dǎo)李虎男25大專工程預(yù)算技術(shù)員制定方案及相關(guān)數(shù)據(jù)

岳斌男33大專程序員助理數(shù)據(jù)統(tǒng)計李公民男29大專工程預(yù)算技術(shù)員混凝土力學(xué)性能測定三、時間安排活動時間活動內(nèi)容2005年3月26日?3月31日購置相關(guān)書籍4月1日?4月6日對全廠工業(yè)建筑物混凝土現(xiàn)狀檢杳并記錄4月7日?4月15日對檢查記錄進(jìn)行匯總分析4月16日?4月30日針對混凝土裂縫展開技術(shù)攻關(guān)5月5日?5月11日準(zhǔn)備試驗設(shè)備及試驗器械5月12日?10月31日現(xiàn)場實施試驗計劃并記錄各階段記錄11月1日?11月26日匯總數(shù)據(jù)編寫技術(shù)成果報告投入應(yīng)用科研經(jīng)費(fèi)消耗

為保證項目的順利完成，購置相關(guān)書籍及配套設(shè)施如下:名稱用途數(shù)量價值（元）《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》參考資料1套65《現(xiàn)行建筑施工技術(shù)》參考資料1套238《現(xiàn)行建筑安裝工程施工規(guī)范》參考資料1套286《建筑力學(xué)》參考資料1套120《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》參考資料1套120《普通混凝土土力學(xué)性能試驗方法》參考資料1套120混凝土攪拌機(jī)、試驗用具等拌制混凝土一.臺3600元（租用）混凝土組成材料、外加劑用于試驗若干1200元合計5749四、存在的問題及原因分析混凝土結(jié)構(gòu)物的裂縫可分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫是指那些肉眼看不見的裂縫，主要有三種，一是骨料與水泥石粘合面上的裂縫，稱為粘合裂縫；二是水泥石中自身的裂縫，稱為水泥石裂縫；三是骨料本身的裂縫，稱為骨料裂縫。微觀裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)物的分布是不規(guī)則、不貫通的。反之肉眼看得見的裂縫稱為宏觀裂縫，這類裂縫的范圍一般不小于0.05mm。宏觀裂縫是微觀裂縫擴(kuò)展而來的。因此混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫是絕對存在的，只是應(yīng)將其控制在符合規(guī)范要求范圍內(nèi)，以不至發(fā)展到有害裂縫。通過對廠內(nèi)已經(jīng)建成的車間、設(shè)備基礎(chǔ)以及混凝土構(gòu)筑物的檢查記錄進(jìn)行分析，某些混凝土構(gòu)件由于施工或使用不當(dāng)存在一定程度的裂縫。對此概括出混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因：混凝土結(jié)構(gòu)的宏觀裂縫產(chǎn)生的原因主要有三種，一是由外荷載引起的，這是發(fā)生最為普遍的一種，即按常規(guī)計算的主要應(yīng)力引起的，二是結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫，這是由于結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)與計算假設(shè)的模型的差異引起的，三是變形應(yīng)力引起的裂縫，這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起結(jié)構(gòu)變形，當(dāng)變形受到約束時便產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時就產(chǎn)生裂縫。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生變形時，在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間，都會受到相互影響、相互制約，這種現(xiàn)象稱為約束。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)截面較厚時，其內(nèi)部溫度和濕度分布不均勻，引起內(nèi)部不同部位的變形相互約束，這樣的約束稱之為內(nèi)約束；當(dāng)一個結(jié)構(gòu)物的變形受到其他結(jié)構(gòu)的阻礙所受到的約束力稱為外約束。建筑工程中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)所承受的變形，主要是因溫差和收縮產(chǎn)生的。建筑工程中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)截面大，水泥用量多，水泥所釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，因此形成的溫度收縮應(yīng)力是導(dǎo)致鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。這種裂縫有表面裂縫和貫通裂縫兩種。表面裂縫是由于混凝土表面和內(nèi)部的散熱條件不同，溫度外低內(nèi)高，形成溫度梯度是混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力表面的拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度而引起的。貫通裂縫是由于大體積混凝土在強(qiáng)度發(fā)展到一定程度，混凝土逐漸降溫，這個降溫差引起的體積收縮變形，受到地基和其他結(jié)構(gòu)邊界條件的約束時引起的拉應(yīng)力，超過混凝土抗拉強(qiáng)度時所可能產(chǎn)生的貫通整個截面的裂縫。這兩種裂縫不同程度上，都屬于有害裂縫。干燥收縮：當(dāng)混凝土在不飽和空氣中失去內(nèi)部毛細(xì)孔和凝膠孔的吸附水時，就會產(chǎn)生干縮，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干縮率也低。塑性收縮：塑性收縮發(fā)生在混凝土硬化前的塑性階段。高強(qiáng)混凝土的水膠比低，自由水分少，礦物細(xì)摻何料對水有更高的敏感性，高強(qiáng)混凝土基本不泌水，表明失水更快，所以高強(qiáng)度混凝土塑性收縮比普通混凝土更容易產(chǎn)生。自收縮：密閉的混凝土內(nèi)部相對濕度隨水泥化的進(jìn)展而降低，稱為干燥。自干燥造成毛細(xì)孔中的水分不飽和而產(chǎn)生負(fù)壓，因而引起混凝土的自收縮。溫度收縮：對于強(qiáng)度要求較高的混凝土，水泥用量相對較多，水化熱大，溫升速率也較大，一般可達(dá)35~40°C，加上初始溫度，可使最高溫度超過70?80C,—般混凝土的熱膨脹系數(shù)為10X10-6/C,當(dāng)溫度下降20?25C時造成的冷縮量為2?2.5X10-4,而混凝土的極限拉伸值只有1?1.5X10-4,因而冷縮常引起混凝土開裂?；瘜W(xué)收縮：水泥水化后，固體體積增加，但水泥一水體系的絕對體積則減少，形成許多毛細(xì)毛孔縫，高強(qiáng)度的化學(xué)收縮量小于普通混凝土。當(dāng)混凝土發(fā)生收縮并受到外部或內(nèi)部約束時，就會產(chǎn)生拉應(yīng)力，并有可能引起開裂。對于咼強(qiáng)度混凝土雖然有較咼的抗拉強(qiáng)度，可是彈性模量也高，在相同收縮變形下，會引起較高的拉應(yīng)力，而由于高強(qiáng)混凝土的徐變能力低，應(yīng)力松弛量較小，所以抗裂性能差。五、針對問題產(chǎn)生原因?qū)嵤┘夹g(shù)攻關(guān)為了有效的控制有害裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，必須從控制混凝土的水化升溫、延緩降溫速率、減小混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度、改善約束條件和設(shè)計構(gòu)造等方面考慮，結(jié)合實際采取措施。1、降低水泥水化熱和變形1.1選用低水化熱或中水化熱的水泥品種配置混凝土，如礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥等1.2充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，減少每立方米混凝土中的水泥用量。根據(jù)實驗每增減10kg水泥，其水化熱使混凝土的溫度相應(yīng)升降10C不同品種、強(qiáng)度等級水泥的水化熱最大絕熱升溫T=(m+K?F)Q/c?pheT=m?Q/c?p(l-e-mt)hc式中Th——混凝土最大絕熱溫升(°C)hmc——混凝土中水泥(包括膨脹劑)用量(kg/m3)F 混凝土活性摻合料用量(kg/m3)K——摻合料折減系數(shù)。粉煤灰取0.25?0.30Q——水泥28d水化熱(KJ/kg)查表：C——混凝土比熱，取0.97[kJ/(kg?K)]水泥品種水泥強(qiáng)度等級水化熱3d7d28d硅酸鹽水泥42.531435437532.5250271334礦渣水泥32.5180256334p——混凝土密度，取2400(kg/m3)e——為常數(shù)，取2.718t—為混凝土的齡期(d)m——系數(shù)，隨澆注溫度改變。系數(shù)m澆注溫度51015202530M(1/d)0.2950.3180.3400.3620.3840.4061.3使用粗骨料、盡量選用粒徑較大、級配良好的粗細(xì)骨料,控制砂石含泥量；摻加粉煤灰等摻合料或摻加相應(yīng)的減水劑、緩凝劑，改善和易性、降低水灰比，以達(dá)到減少水泥用量、降低水化熱的目的1.4在拌合混凝土?xí)r、還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補(bǔ)償收縮，減少混凝土的溫度應(yīng)力1.5改善配鋼筋為保證每個澆筑層上下均有溫度筋，可建議設(shè)計將分布鋼筋作適當(dāng)調(diào)整。溫度鋼筋宜分布細(xì)密，一般用爐8鋼筋，雙向配筋，間距15cm。這樣可以可以增強(qiáng)抵抗溫度應(yīng)力的能力。上層鋼筋的綁扎，應(yīng)在澆筑完下層混凝土之后進(jìn)行6設(shè)置后澆縫。當(dāng)大體積混凝土平面尺寸過大時，可以適當(dāng)設(shè)置后澆縫，以減少外應(yīng)力和溫度應(yīng)力，同時也有利于散熱，降低混凝土的內(nèi)部溫度降低混凝土溫度差2.1選擇適宜的氣候澆筑大體積混凝土、盡量避開炎熱的天氣澆筑混凝土。夏季可采用降低水溫攪拌混凝土，可對骨料噴冷水進(jìn)行預(yù)冷，對骨料進(jìn)行覆蓋或設(shè)置遮陽棚避免日光直曬，運(yùn)輸混凝土機(jī)械也應(yīng)搭設(shè)遮陽設(shè)施，降低混凝土拌合物的入模溫度混凝土平均強(qiáng)度與最大用水量關(guān)系強(qiáng)度等級ABCDE平均強(qiáng)度（Mpa）657590105120最大用水量（kg/m3）1601501401301202.2摻加相應(yīng)的緩凝型減水劑2.3在混凝土入模時，采取措施改善和加強(qiáng)模內(nèi)通風(fēng),加速模內(nèi)熱量的散發(fā)加強(qiáng)施工中的溫度控制3.1在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保濕保溫養(yǎng)護(hù),緩緩降溫，充分發(fā)揮徐變特性，減低溫度應(yīng)力，夏季避免暴曬，冬季采取保溫覆蓋，避免發(fā)生急劇的溫度梯度變化3.2合理安排施工程序，控制混凝土溫度在澆筑過程中均勻上升，避免混凝土拌合物堆積過大高差，在結(jié)構(gòu)完成后及時回填土，避免其側(cè)面長期暴露4改善約束條件，削減溫度應(yīng)力4.1采取分層或分塊澆筑大體積混凝土，合理設(shè)置水平或垂直施工縫，或在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置施工后澆帶，以放松約束程度減少每次澆筑長度的蓄熱量，防止水化熱的積聚，減少溫度應(yīng)力平均整澆長度(伸縮縫間距)￡p=7?5ft(0?1+Pld)10-4(lnt/ln28)￡ 混凝土極限拉伸值ft 混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計值|J 配筋率(％)|J二Fa/Fc;d——鋼筋直徑ln 以e為底的的對數(shù)t 制定期齡期Fa 鋼筋截面積Fc 混凝土截面積4.2對大體積混凝土基礎(chǔ)與巖石地基，或基礎(chǔ)與厚大的混凝土墊層之間設(shè)置滑動層，采用平面澆瀝青膠鋪砂或刷熱瀝青，以消除嵌固作用釋放約束應(yīng)力5提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度5.1選擇良好級配的粗骨料，嚴(yán)格控制其含泥量，加強(qiáng)混凝土的振搗，提高混凝土密實度和抗拉強(qiáng)度，減小收縮變形，保證施工質(zhì)量5.2采取二次投料法，二次振搗法，澆筑后及時排除表面積水，加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，提高混凝土早期或相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和彈性模量5.3在大體積混凝土基礎(chǔ)截面突變和轉(zhuǎn)折處，地頂板轉(zhuǎn)折處孔洞與轉(zhuǎn)角周邊，增加斜向構(gòu)造配筋，以改善應(yīng)力集中，防止裂縫出現(xiàn)六、技術(shù)措施后的經(jīng)濟(jì)效益通過以上技術(shù)改良，試驗統(tǒng)計資料確定，將混凝土構(gòu)筑物的裂縫控制在建筑工程規(guī)范范圍內(nèi)，使混凝土的表觀質(zhì)量達(dá)到100%，混凝土澆筑成品率提至99%,在混凝土構(gòu)件28d破壞性實驗中，混凝土立方體抗壓強(qiáng)度提高6個百