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摘要:现在的土木工程中,大型设备基础、高层建筑等占有的比重越来越多,其建筑基础承受的荷载也越来越大,因此在其工程建设中,往往采用了大体积混凝土浇筑技术。建筑物的高度、体积越大,大体积混凝土的强度、体积和厚度等也随之增加,同时,大体积混凝土的施工技术也不断提高。主要就土木工程中大体积混凝土结构施工技术做了简单阐述。
关键词:土木工程;大体积混凝土;施工技术
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
引言:近年来,混凝土在土木工程建设中的地位日益重要,大体积混凝土浇筑技术应用广泛,质量要求也越来越高。目前的工程中,由外部荷载所引起发生裂痕的情况可能性非常小,更大的可能性是由于水泥在水化的过程中,释放热量引起温度变化,混凝土收缩,产生温度应力和收缩力,导致产生裂缝。大体积混凝土的裂缝可以分为三种:即表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝。对于表面裂缝由于其对混凝土的结构应力、耐久性和安全影响不大,一般可不作处理。对深层裂缝和贯穿裂缝可以采取凿除裂缝,用风镐、风钻或人工方法将裂缝凿除,至裂缝消失,再在梯形凿槽断面上浇筑混凝土即可。
一、混凝土裂缝形成的主要原因
首先温度和湿度的变化是引起混凝土裂缝的主要原因。混凝土在硬化期间,水泥会放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力;在后期降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束叉会在混凝土内部出现拉应力;同时气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,便会出现裂缝,即混凝土裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。表面干缩形变受到内部混凝土的约束,往往也会导致裂缝。其次,混凝土是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形只有(0.6~1.0)×104,长期加荷时的极限位伸变形也只有(1.2~2.0)×104.由于原材料不均匀,水灰比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。
在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位,如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力,因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
二、大体积混凝土裂缝形成的主要防治措施
(一)工程中所用水泥的原原料比例是不同的,因此不同水泥的自缩能力也是不同的。现在工程中常用的水泥中,自缩值比较大的有早强水泥及盐酸盐水,自缩值较小的是中热、低热水泥,矿渣水泥的自缩值后期比较大。此外,水泥的细密度对其自身的自缩值也有一定影响,相比较而言,较细的水泥早期的自縮值较大。
(二)控制温度
1、减少水泥用量:混凝土内部升温的热源主要就是水泥水化放热,降低了水泥的用量,就是减少了水化热源。主要措施是:降低坍落度,掺加大块石,降低砂率,添加减水剂、缓凝剂,掺加混合原料,例如粉煤灰等,并且采用先进的搅拌技术。使用低热水泥:在工程初期选择水泥原料时,选择水化热较低的水泥,优先选择大坝水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或者火山灰质硅酸盐水泥等,降低水化热引起的混凝土温度变化。
2、降低浇筑温度:浇筑的温度也是混凝土温度变化的重要因素之一,浇筑时应尽量避免在炎热的夏季施工,不在中午浇筑,对原材料等进行预冷却,最大程度上的降低降低温度。
3、降低当量温差:干缩引起会当量温差,应减小于缩率。影响干缩率的有骨料、养护条件、水灰比、掺合料等主要原因。
4、强制降温:在混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低混凝土内部的最高温度。
(三)改善约束条件
1、减小外部约束。工程建筑中大体积混凝土结构往往都是厚重的整体浇筑物结构,地基对其有着明显的约束力,这种力量会引起约束收缩,产生裂缝。而减小地基对其的约束就是采取设置滑动层的方法,就是在大体积混凝土块体和地基之间设置沥青油毡层或者是砂垫层,能够保证块体自由变形,降低开裂的风险。同时合理分块,减小约束范围,降低约束作用,使其收缩自由。分块的方法有设伸缩缝,施工缝,后浇带。
2、减小内部约束。内部约束的影响主要是由于混凝土内外的温差相距较大所造成的,解决其的根本方法就是加强保温,有效控制内外温差,降低内外温差,保证湿度。保温法主要由暖棚法、覆盖法和蓄水法三种。
(四)预防贯穿性裂缝的发生。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面,可能会破坏结构的整体性和稳定性,其危害非常严重。贯穿裂缝出现后要恢复其结构的整体性十分困难,所以应注意防止贯穿裂缝的发生。
(五)添加外加剂,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,防止开裂,提高混凝土的耐久性。水泥要应用于工程中,必须添加许多不同功效的外部添加剂,因此,当添加高效减水剂时,增加了流动度,但同时也稍稍的降低了自缩值。
(六)提高施工质量。
1、提高混凝土抗裂性能。掺加膨胀剂。设计时以掺加膨胀剂的补偿收缩混凝土作为基本原料,加强连续大体积混凝土浇筑结构。在混凝土中掺加膨胀剂,硬化过程中体积发生膨胀,它可以很大程度上补偿该过程中的冷缩和干缩,降低或者避免混凝土的裂缝可能性。掺增强材料。在混凝土中掺加增强材料,可以在一定程度上提高混凝土的抗拉强度。
2、温度筋。经过研究人员多年的研究调查,如果能够合理的配簸,可以提高t昆凝土的抗拉强度。并且如果钢筋的直径较细,间距较小时,能够提高混凝土的抗裂效果。
3混凝土的强度增强混凝土的强度等级,也就是想对应的提高了抗拉强度,增强了抗裂度,可以通过优选水泥配合比,降低水灰比,采用合理的施工技术,提高混凝土的强度。
(七)混凝土养护。混凝土养护的核心是防止混凝土早期表面失水,同时养护可以补充混凝土早期水化需要的水分,有助于水泥水化的进行。混凝土路面、桥面或地面施工,塑性收缩裂缝是长期困扰的问题。过去混凝土泌水量大,一般采用二次收浆,然后开始养护,防止塑性收缩裂缝。现代高性能混凝土基本没有泌水,如果风大或温度高,水分蒸发量大,混凝土表面很快就会出现裂缝,必须在终凝前再次抹面闭合裂缝。在工程实践中,人们也一直在摸索如何更早地开始养护,得到很多成功经验。
结束语:综上所述,大体积混凝土的裂缝对施工及其构筑物危害很大,严重影响了构筑物的安全使用。在施工时一定要严格把关,做好混凝土早期养护及其预防发生的措施,把混凝土的裂缝减少到最低限度,以避免危害结构的裂缝的产生。
参考文献:
[1]周富荣。养护对混凝土早期收缩和开裂的影响[D].浙江大学,2006.
[2]吴国雄。水泥混凝土路面开裂机理及破坏过程研究[D].西南交通大学,2003.
关键词:土木工程;大体积混凝土;施工技术
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
引言:近年来,混凝土在土木工程建设中的地位日益重要,大体积混凝土浇筑技术应用广泛,质量要求也越来越高。目前的工程中,由外部荷载所引起发生裂痕的情况可能性非常小,更大的可能性是由于水泥在水化的过程中,释放热量引起温度变化,混凝土收缩,产生温度应力和收缩力,导致产生裂缝。大体积混凝土的裂缝可以分为三种:即表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝。对于表面裂缝由于其对混凝土的结构应力、耐久性和安全影响不大,一般可不作处理。对深层裂缝和贯穿裂缝可以采取凿除裂缝,用风镐、风钻或人工方法将裂缝凿除,至裂缝消失,再在梯形凿槽断面上浇筑混凝土即可。
一、混凝土裂缝形成的主要原因
首先温度和湿度的变化是引起混凝土裂缝的主要原因。混凝土在硬化期间,水泥会放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力;在后期降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束叉会在混凝土内部出现拉应力;同时气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,便会出现裂缝,即混凝土裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。表面干缩形变受到内部混凝土的约束,往往也会导致裂缝。其次,混凝土是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形只有(0.6~1.0)×104,长期加荷时的极限位伸变形也只有(1.2~2.0)×104.由于原材料不均匀,水灰比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。
在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位,如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力,因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
二、大体积混凝土裂缝形成的主要防治措施
(一)工程中所用水泥的原原料比例是不同的,因此不同水泥的自缩能力也是不同的。现在工程中常用的水泥中,自缩值比较大的有早强水泥及盐酸盐水,自缩值较小的是中热、低热水泥,矿渣水泥的自缩值后期比较大。此外,水泥的细密度对其自身的自缩值也有一定影响,相比较而言,较细的水泥早期的自縮值较大。
(二)控制温度
1、减少水泥用量:混凝土内部升温的热源主要就是水泥水化放热,降低了水泥的用量,就是减少了水化热源。主要措施是:降低坍落度,掺加大块石,降低砂率,添加减水剂、缓凝剂,掺加混合原料,例如粉煤灰等,并且采用先进的搅拌技术。使用低热水泥:在工程初期选择水泥原料时,选择水化热较低的水泥,优先选择大坝水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或者火山灰质硅酸盐水泥等,降低水化热引起的混凝土温度变化。
2、降低浇筑温度:浇筑的温度也是混凝土温度变化的重要因素之一,浇筑时应尽量避免在炎热的夏季施工,不在中午浇筑,对原材料等进行预冷却,最大程度上的降低降低温度。
3、降低当量温差:干缩引起会当量温差,应减小于缩率。影响干缩率的有骨料、养护条件、水灰比、掺合料等主要原因。
4、强制降温:在混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低混凝土内部的最高温度。
(三)改善约束条件
1、减小外部约束。工程建筑中大体积混凝土结构往往都是厚重的整体浇筑物结构,地基对其有着明显的约束力,这种力量会引起约束收缩,产生裂缝。而减小地基对其的约束就是采取设置滑动层的方法,就是在大体积混凝土块体和地基之间设置沥青油毡层或者是砂垫层,能够保证块体自由变形,降低开裂的风险。同时合理分块,减小约束范围,降低约束作用,使其收缩自由。分块的方法有设伸缩缝,施工缝,后浇带。
2、减小内部约束。内部约束的影响主要是由于混凝土内外的温差相距较大所造成的,解决其的根本方法就是加强保温,有效控制内外温差,降低内外温差,保证湿度。保温法主要由暖棚法、覆盖法和蓄水法三种。
(四)预防贯穿性裂缝的发生。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面,可能会破坏结构的整体性和稳定性,其危害非常严重。贯穿裂缝出现后要恢复其结构的整体性十分困难,所以应注意防止贯穿裂缝的发生。
(五)添加外加剂,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,防止开裂,提高混凝土的耐久性。水泥要应用于工程中,必须添加许多不同功效的外部添加剂,因此,当添加高效减水剂时,增加了流动度,但同时也稍稍的降低了自缩值。
(六)提高施工质量。
1、提高混凝土抗裂性能。掺加膨胀剂。设计时以掺加膨胀剂的补偿收缩混凝土作为基本原料,加强连续大体积混凝土浇筑结构。在混凝土中掺加膨胀剂,硬化过程中体积发生膨胀,它可以很大程度上补偿该过程中的冷缩和干缩,降低或者避免混凝土的裂缝可能性。掺增强材料。在混凝土中掺加增强材料,可以在一定程度上提高混凝土的抗拉强度。
2、温度筋。经过研究人员多年的研究调查,如果能够合理的配簸,可以提高t昆凝土的抗拉强度。并且如果钢筋的直径较细,间距较小时,能够提高混凝土的抗裂效果。
3混凝土的强度增强混凝土的强度等级,也就是想对应的提高了抗拉强度,增强了抗裂度,可以通过优选水泥配合比,降低水灰比,采用合理的施工技术,提高混凝土的强度。
(七)混凝土养护。混凝土养护的核心是防止混凝土早期表面失水,同时养护可以补充混凝土早期水化需要的水分,有助于水泥水化的进行。混凝土路面、桥面或地面施工,塑性收缩裂缝是长期困扰的问题。过去混凝土泌水量大,一般采用二次收浆,然后开始养护,防止塑性收缩裂缝。现代高性能混凝土基本没有泌水,如果风大或温度高,水分蒸发量大,混凝土表面很快就会出现裂缝,必须在终凝前再次抹面闭合裂缝。在工程实践中,人们也一直在摸索如何更早地开始养护,得到很多成功经验。
结束语:综上所述,大体积混凝土的裂缝对施工及其构筑物危害很大,严重影响了构筑物的安全使用。在施工时一定要严格把关,做好混凝土早期养护及其预防发生的措施,把混凝土的裂缝减少到最低限度,以避免危害结构的裂缝的产生。
参考文献:
[1]周富荣。养护对混凝土早期收缩和开裂的影响[D].浙江大学,2006.
[2]吴国雄。水泥混凝土路面开裂机理及破坏过程研究[D].西南交通大学,2003.