大體混凝土裂縫預(yù)防措施
混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)和使用過程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫,這是一個相當(dāng)普遍的現(xiàn)象。只有采取精心設(shè)計混凝土配合比、增配構(gòu)造筋提高抗裂性能、在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁,提高該部位的配筋率,提高混凝土的極限拉伸等措施,才能杜絕危險的發(fā)生。此外最關(guān)鍵的就在于采取措施控制水泥水化熱引起的溫度變化,這樣才能解決大體積混凝土裂縫的質(zhì)量問題。
一、引言
混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)脆性材料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題,硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫,正是由于這些初始缺陷的存在才使混凝土呈現(xiàn)出一些非均質(zhì)的特性。微裂縫通常是一種無害裂縫,對混凝土的承重、防滲及其他一些使用功能不產(chǎn)生危害。但是在混凝土受到荷載、溫差等作用之后,微裂縫就會不斷的擴展和連通,最終形成我們?nèi)庋劭梢姷暮暧^裂縫,也就是混凝土工程中常說的裂縫。
二、大體積混凝土的裂縫
混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)和使用過程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫,這是一個相當(dāng)普遍的現(xiàn)象。大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫更普遍。因而?;炷两Y(jié)構(gòu)的裂縫是建筑工程長期困擾的一個技術(shù)難題,一直未能很好地解決。根據(jù)國內(nèi)外的調(diào)查資料,工程實踐中結(jié)構(gòu)物的裂縫原因,屬于由變形變化(溫度、濕度、地基變形)引起的約占80%以上,屬于荷載引起的約占20%左右。在大體積混凝土工程施工中,由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化,從而導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫。因此,控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度,防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫(包括混凝土收縮)是其施工技術(shù)的關(guān)鍵問題。我國的工程技術(shù)人員科學(xué)實驗的基礎(chǔ),以防為主,采用了溫控施工技術(shù),在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計、混凝土材料的選擇、配合比設(shè)計、拌制、運輸、澆筑、保溫養(yǎng)護及施工過程中混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力的監(jiān)測等環(huán)節(jié),采取了一系列的技術(shù)措施,成功地完成了我國許多鋼鐵企業(yè)和工業(yè)民用建筑、高層建筑的大體積混凝土工程的施工,取得豐富的施工經(jīng)驗。
三、大體積混凝土裂縫的可能原因
大體積混凝土墩臺身或基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的。各類裂縫產(chǎn)生的主要影響因素有幾種::一是結(jié)構(gòu)型裂縫,是由外荷載引起的,包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計算中的主要應(yīng)力以及其他的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫,是由非受力變形變化引起的,主要是由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的。
?。ㄒ唬┦湛s裂縫?;炷恋氖湛s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。
混凝土逐漸散熱和硬化過程引起的收縮,會產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力。如果產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過當(dāng)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(yīng)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(biāo)進行測定和考慮
?。ǘ夭盍芽p。混凝土內(nèi)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(nèi)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(jié)構(gòu)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(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā),混凝土內(nèi)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(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。此時,混凝齡期短,抗拉強度很低。當(dāng)溫差產(chǎn)生的表面抗拉應(yīng)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。
?。ㄈ┌捕ㄐ粤芽p。安定性裂縫表現(xiàn)為龜裂,主要是因水泥安定性不合格而引起的。
四、裂縫的防治措施
(一)設(shè)計措施
1.精心設(shè)計混凝土配合比。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)計準則,生產(chǎn)出高強、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。全截面的配筋率應(yīng)在0.3-0.5%之間。
3.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)采取加強措施。
4.在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁,提高該部位的配筋率,提高混凝土的極限拉伸。
5.在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)充分考慮施工時的氣候特征,合理設(shè)置后澆縫,保留時間一般不小于60天。如不能預(yù)測施工時的具體條件,也可臨時根據(jù)具體情況作設(shè)計變更。
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1.嚴格控制混凝土原材料質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準,選用低水化熱水泥,粗細骨料的含泥量應(yīng)盡量減少(1-1.5%以下)。 優(yōu)選混凝土各種原材料。在條件許可情況下,應(yīng)優(yōu)先選用收縮性小的或具有微膨脹性的水泥。骨料在大體積混凝土中所占比例一般為混凝土絕對體積的80%-83%,應(yīng)選擇線膨脹系數(shù)小、巖石彈模較低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料。砂除滿足骨料規(guī)范要求外,應(yīng)適當(dāng)放寬石粉或細粉含量,砂子中石粉比例一般在15%-18%之間為宜。粉煤灰只要細度與水泥顆粒相當(dāng),燒失量小,含硫量和含堿量低,需水量比小,均可摻用在混凝土中使用。高效減水劑和引氣劑復(fù)合使用對減少大體積混凝土單位用水量和膠凝材料用量,改善新拌混凝土的工作度,提高硬化混凝土的力學(xué)、熱學(xué)、變形、耐久性等性能起著極為重要的作用,也是混凝土向高性能化發(fā)展不可或缺的重要組分。
2.細致分析混凝土集料的配比,控制混凝土的水灰比,減少混凝土的坍落度,合理摻加塑化劑和減少劑。
3.采用綜合措施,控制混凝土初始溫度。
4.根據(jù)工程特點,充分利用混凝土后期強度,可以減少用水量,減少水化熱和收縮。
5.加強混凝土的澆灌振搗,提高密實度。
6.混凝土盡可能晚拆模,拆模后混凝土表面溫度不應(yīng)下降15℃以上。
7.采用兩次振搗技術(shù),改善混凝土強度,提高抗裂性。
8.根據(jù)具體工程特點,采用UEA補償收縮混凝土技術(shù)。
9.對于高強混凝土,應(yīng)盡量使用中熱微膨脹水泥,摻超細礦粉和膨脹劑,使用高效減水劑。通過試驗摻入粉煤灰,摻量15%-50%。
五、結(jié)語
綜上可以看到,混凝土的裂縫的出現(xiàn)不僅會降低建筑物的抗?jié)B能力,影響建筑物的使用功能,而且會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力大體積混凝土的裂縫是可以控制的,其關(guān)鍵就在于采取措施控制水泥水化熱引起的溫度變化,這樣才能解決大體積混凝土裂縫的質(zhì)量問題。
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