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大体积混凝土施工裂缝的成因及防范措施

大体积砼结构由于在水泥水化过程中释放的水化热引起的温度变化和砼本身的收缩,会在砼内部产生温度应力和收缩应力,当应力超过砼的抗拉限,裂缝随之产生。这些裂缝会给工程带来不同程度的危害,因此控制温度应力和温度变形裂缝是大体积砼结构施工中面临的重大课题。

一、大体积混凝土施工裂缝的成因

砼是多种材料组成的非匀质材料,其抗拉强度远小于抗压强度,当拉应力超过砼的抗拉强度,就产生了裂缝。大体积结构砼的裂缝,有表面裂缝和贯穿裂缝两种,这两种裂缝都有一定的危害性。而贯穿裂缝会影响结构的整体性、耐久性和正常使用,甚至结构安全。裂缝产生的主要原因有以下几种:

1.由于外荷载引起的,这种裂缝发生为普遍。

2.结构次应力引起的,这种裂缝是由于结构的实际工作状态与计算假设模型存在差异而引起的。

3.变形变化引起的,这种裂缝由于温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起变形。

砼结构的内部,结构与结构之间常常是相互影响,相互制约的。如果砼结构截面尺寸较大,内部的温度和湿度分布不均匀,这样就约束了砼结构内部不同部位的变形。同样砼结构的变形也有来自外部结构的影响。大体积砼由于水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,此种温度应力是导致砼产生裂缝的主要原因。

二、防止裂缝产生的主要措施

(一)控制砼温升

1.选用水化热低的水泥。水化热是水泥熟料水化所放出的热量。为使砼减少升温,可以在满足设计强度要求的前提下,减少水泥用量,尽量选用中低热水泥。一般工程可选用矿渣水泥或粉煤灰水泥。

2.利用砼的后期强度。据试验数据表明,每立方米的砼水泥用量,每增减10公斤,砼温度受水化热影响相应升降1℃。因此根据结构实际情况,对结构的刚度和强度进行复算并取得设计和质检部门的认可后,可用f45、f60或f90替代f28作为砼设计强度,这样每立方米砼的水泥用量会减少40~70千克/立方米。相应的水化热温升也减少4℃~7℃。

利用砼后期强度主要是从配合比设计入手,并通过试验证明28天之后砼强度能继续增长。到预计的时间能达到或超过设计强度。

3.掺入减水剂和微膨胀剂。掺加一定数量的减水剂或缓凝剂,可以减少水泥用量,改善和易性,推迟水化热的峰值期。而掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥,也可以减少砼的温度应力。

4.掺入粉煤灰外掺剂。在砼中加入少量的磨细粉煤灰取代部分水泥,不仅可降低水化热,还改善砼的塑性。

5.骨料的选用。连续级配粗骨料配制的砼具有较好的和易性,较少的用水量和水泥用量以及较高的抗压强度。另外砂、石含泥量要严格控制。砂的含泥量小于2%,石的含泥量小于1%。

6.降低砼的出机温度和浇筑温度。首先要降低砼拌合温度。降低砼出机温度的有效的办法是降低石子的温度,在气温较高时,要避免太阳直接照射骨料,必要时向骨料喷射水雾或使用前用冷水冲洗骨料。

另外砼在装卸、运输、浇筑等工序都对温度有影响。为此,在炎热的夏季应尽量减少从搅拌站到入模的时间。

(二)采用保温或保湿养护,延缓砼降温速度

为减少砼浇筑后所产生的内外温差,夏季应采用保湿养护,冬季应保温养护。大体积砼结构终凝后,其表面蓄存一定深度的水,具有一定的隔热保温效果,缩小了砼内外温差,从而控制裂缝的开展。而基础工程大体积砼结构拆模后,宜尽快回填土,避免气温骤变,亦可延缓降温速率,避免产生裂缝。

(三)改善施工工艺,提高砼抗裂能力

1.采用分层分段法浇筑砼,有利于砼消化热的散失,减小内外温差。

2.改善配筋,避免应力集中,增强抵抗温度应力的能力。孔洞周围、变断面转角部位、转角处都会产生应力集中。为此,在孔洞四周增配斜向钢筋、钢筋网片,在变截面作局部处理使截面逐渐过渡,同时增配抗裂钢筋都能防止裂缝的产生。值得注意的是,配筋要尽可能应用小直径和小间距,按全截面对称配置。

3.设置后浇带。对于平面尺寸过大的大体积砼应设置后浇带,以减少外约束力和温度应力;同时也有利于散热,降低砼的内部温度。

4.做好温度监测工作,及时反映温差,随时引导养护,控制砼内外温差不超过25摄氏度。

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编辑来源: 方泰建机

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