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摘要:大体积混凝土的裂缝问题是在实际的工程中长期困扰工程技术人员的问题。其中的控制技术的主要研究是混凝土结构研究的热点问题,其具有重大的学术价值和潜伏的工程背景。
关键词:大体积的混凝土;裂缝表现形式与产生原因;控制措施
引言:在目前的基础建设过程中,大体积的混凝土的施工日益增多,然而大体积的混凝土在施工的过程中普遍会遇到裂缝的控制问题,这主要是因为混凝土的体积过大,聚集的大量水化热会导致混凝土的内外温度不同,当受到内外力的作用下,混凝土内部的温差产生作用力就会导致裂缝,最终为工程的结构埋下隐患。
1.大体积混凝土
在我国,大体积的混凝土施工主要控制的是用浇筑混凝土水化热和内外温差过大,从而带来了的一系列重大的质量问题。从而必须采取的一系列的技术措施。并且我们为了有效地控制有害裂缝的出现和再深次的发展,从而必须从控制大体积的混凝土的水化升温、并且延缓降温速度、减小大体积混凝土的收缩、提高混凝土的极限拉伸单位强度、并改善大体积混凝土的约束条件、还有设计构造等多方面的全面考虑审思,并且要结合实际单位,采取一系列的防范措施。一般来说可以分为以下几个方面:
1.1是选则用相比之下较低的水化热或是在中温的水化热的高性能的水泥品种配制的混凝土。如以下的几种品牌:石矿的渣硅酸盐水泥、煤矿的粉煤灰水泥、还有就是复合水泥等。
1.2是如果是在大体积混凝土当中,我们一般选用的是中粗砂或粗砂,并要把它们的细度模数控制在2.3cm~3.0cm左右。石子的粒径一般都需要采用连续的级配的粗骨材料来配制混凝土,我们还应该尽量选用比较大的粒径的较大级配良好的石子。
1.3是在掺和一定量矿场的粉煤灰添加剂来代替部分的高性能水泥,因为这样的做法能保证建筑物材料的坚硬,并且能改善混凝土和易性,还能降低混凝土得水化热的强度。并且根据混凝土泵车布料杆的长度,我们还要划定相对近的单位浇筑区域,每台泵车负责本区域混凝土浇筑。在浇筑的时候要先在一个部位进行,一直直至达到设计标高,然后再将混凝土组合成扇形向前流动,从而在其坡面上的高位地段连续的浇筑,循序推进。通过运用这种方法,其能更好的适应水泥泵的泵送工艺,以方便每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上,确保每层的混凝土与混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。
2.裂缝表现形式与产生原因
2.1裂缝的表现形式
相比之下,由于大体积混凝土的下沉以及其表面的塑性收缩不好所产生的表面的浅层次型的裂缝。该种类的裂缝一般是在平面的内分布和无规则之下,相对于比较之下较短,构不成影响建筑物的结构的使用,何况仅仅能作表层面的表面防护处理即可。
况且由于大体积的混凝土温度上升的过高或是温差过大或是在降温过程中过快产生的深层、并且通长或贯穿裂缝。该种类的裂缝一般首先会出现在长边的方向的中部、边角处和截面突然的变化处,并且深层次的影响建筑物的结构整体受力和使用耐久性。
2.2裂缝的成因分析
通过查阅,我们可知大体积混凝土产生裂缝主要由以下三方面的原因所引起的:
2.2.1首先是大体积的混凝土在凝固的初期会产生较大量的水化热,并且会致使混凝土的建筑物内部温度迅速升高,体积膨胀扩大。并且在此时,由于建筑物的受基岩在前期混凝土的约束下会产生压应力。并且在大体积的混凝土凝固的后期会由于受冷却收缩,产生相应的拉应力,并且拉应力大于升温膨胀产生的压应力值。然而当大体积的混凝土内部的拉应力超过混凝土的极限抗拉应力时,通常会导致在混凝土的内部产生一系列的裂缝,并还有可能发展成贯穿裂缝,从而对建筑物的结构造成极大的破坏。
2.2.2通常我们在混凝土浇筑后,要考虑外界气温突然下降等多方面,通过在混凝土内外产生较大温差,致使大体积的混凝土表面产生很大的温度拉应力,形成温差的表面裂缝。
2.2.3大体积的混凝土在浇筑之后,会因为建筑物的塑性收缩和缩水收缩导致产生的表面收缩裂缝。其中,由于后两方面原因所引起的裂缝,我们只要只按照规范要求进行正常的保养维护,均可以得到有效的控制和避免深层次的发展。而第一方面会由水泥的水化热所引起的较大温差导致大体积混凝土产生温度裂缝最直接、最根本的形成原因,也是我们在施工中必须克服的难题之一。
3.控制措施
根据我国的国标《块体基础大体积砼施工技术规程》YBJ224-91规定,通常情况下大体积混凝土工程在施工前应该申报,并且在为应对大体积混凝土的施工阶段混凝土浇筑块体的内外的温度进行监测,并确保在施工阶段大体积混凝土浇筑块体时的升温峰值、里外温差及降温速度的控制指标进行控制,并且要制定严格的要求,制定相应的温控施工的技术措施。并且通过温控施工的技术措施的落实,确保施工单位的质量、防止有害裂缝、特别是贯穿裂缝的产生。并且混凝土表面温度裂缝宽度规定应小于0.3mm。
3.1合理的选材,改善配比
3.1.1原材料控制。
水泥:采用水化热较低和凝结时间较长的水泥,如矿渣水泥、大坝水泥或粉煤灰水泥等。在材料比选时,应对不同种类和品牌的水泥取样进行水化热试验,经过分析比较,优先选用同量同等条件下水化热较低的水泥。
粗骨料:采用5mm~31.5mm连续级配碎石,针片状颗粒含量不应大于10%,含泥量不应大于1%。
细骨料:采用级配良好、质地坚硬的优质中粗河砂,含泥量不应大于2%,细度模数控制在2.3mm~2.7mm之间。
水:达到饮用水标准。粉煤灰:粉煤灰是一种优质的掺和料,使用时应选择一级粉煤灰,尽可能选用细度模数大且烧失量低的粉煤灰。
外加剂:采用缓凝高效减水剂。
3.1.2改善配比。
尽可能降低水泥用量。根据水化热温升经验公式:T=To+Q/N+L/50(式中:T—水化热温升,℃;To—混凝土入模温度,℃;Q—每立方米混凝土水泥用量,Kg/m3;N—试验常数,早强类水泥取9,普通水泥取10,矿渣类水泥取11;L—每立方米混凝土粉煤灰用量,Kg/m3。)可知,每立方米混凝土每减少10Kg水泥用量,混凝土的水化热温升降低1℃左右。因此,在保证混凝土强度的前提下,尽可能降低水泥用量是最可靠的控温措施之一。水泥用量一般不应超过350Kg/m3。
参用粉煤灰。混凝土掺加粉煤灰主要是为了取代部分水泥,减少水泥用量,降低水化热,同时还可以充当填充材料,并改善混凝土的和易性。粉煤灰用量一般为水泥用量的30%~40%。
掺加高效减水剂。混凝土掺加高效减水剂有双重作用,一方面使混凝土缓凝,以推迟水化热峰值的出现,使混凝土表面温度梯度减少;另一方面可以降低水灰比,避免水灰比过大产生塑性收缩。
我们为了严格控制混凝土的内外浇筑温度,可以加快运输速度,并缩短相应的运输时间,通过在运输途中尽量放慢搅拌速度。在气温较高时,对运输车的搅拌罐喷淋冷水,减少运输过程中吸收太阳的辐射热。同时,加大浇筑强度,缩短浇筑时间。
4.结语
通过实践证明,我国在大体积的混凝土的施工过程中,要学会针对裂缝、水泥的质量、裂缝等通病的防治,学会应在自身条件下减小约束应力、从而减小混凝土内外温差、优化配合比设计、也可以通过改善施工的工艺、提高施工的质量、做好温度检测等工作以及加强养护等方面采取有效技术措施,坚持严谨的施工组织管理。
参考文献:
[1]张子明.张研.《水化热引起的大体积混凝土墙温度测试》.河南大学学报.2002
[2]陈辉.《大体积混凝土温度裂缝的成因分析及控制措施》.混凝土.2006
[2]东南大学 同济大学合编.《混凝土结构设计原理》.中国建筑工业出版社.2006
关键词:大体积的混凝土;裂缝表现形式与产生原因;控制措施
引言:在目前的基础建设过程中,大体积的混凝土的施工日益增多,然而大体积的混凝土在施工的过程中普遍会遇到裂缝的控制问题,这主要是因为混凝土的体积过大,聚集的大量水化热会导致混凝土的内外温度不同,当受到内外力的作用下,混凝土内部的温差产生作用力就会导致裂缝,最终为工程的结构埋下隐患。
1.大体积混凝土
在我国,大体积的混凝土施工主要控制的是用浇筑混凝土水化热和内外温差过大,从而带来了的一系列重大的质量问题。从而必须采取的一系列的技术措施。并且我们为了有效地控制有害裂缝的出现和再深次的发展,从而必须从控制大体积的混凝土的水化升温、并且延缓降温速度、减小大体积混凝土的收缩、提高混凝土的极限拉伸单位强度、并改善大体积混凝土的约束条件、还有设计构造等多方面的全面考虑审思,并且要结合实际单位,采取一系列的防范措施。一般来说可以分为以下几个方面:
1.1是选则用相比之下较低的水化热或是在中温的水化热的高性能的水泥品种配制的混凝土。如以下的几种品牌:石矿的渣硅酸盐水泥、煤矿的粉煤灰水泥、还有就是复合水泥等。
1.2是如果是在大体积混凝土当中,我们一般选用的是中粗砂或粗砂,并要把它们的细度模数控制在2.3cm~3.0cm左右。石子的粒径一般都需要采用连续的级配的粗骨材料来配制混凝土,我们还应该尽量选用比较大的粒径的较大级配良好的石子。
1.3是在掺和一定量矿场的粉煤灰添加剂来代替部分的高性能水泥,因为这样的做法能保证建筑物材料的坚硬,并且能改善混凝土和易性,还能降低混凝土得水化热的强度。并且根据混凝土泵车布料杆的长度,我们还要划定相对近的单位浇筑区域,每台泵车负责本区域混凝土浇筑。在浇筑的时候要先在一个部位进行,一直直至达到设计标高,然后再将混凝土组合成扇形向前流动,从而在其坡面上的高位地段连续的浇筑,循序推进。通过运用这种方法,其能更好的适应水泥泵的泵送工艺,以方便每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上,确保每层的混凝土与混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。
2.裂缝表现形式与产生原因
2.1裂缝的表现形式
相比之下,由于大体积混凝土的下沉以及其表面的塑性收缩不好所产生的表面的浅层次型的裂缝。该种类的裂缝一般是在平面的内分布和无规则之下,相对于比较之下较短,构不成影响建筑物的结构的使用,何况仅仅能作表层面的表面防护处理即可。
况且由于大体积的混凝土温度上升的过高或是温差过大或是在降温过程中过快产生的深层、并且通长或贯穿裂缝。该种类的裂缝一般首先会出现在长边的方向的中部、边角处和截面突然的变化处,并且深层次的影响建筑物的结构整体受力和使用耐久性。
2.2裂缝的成因分析
通过查阅,我们可知大体积混凝土产生裂缝主要由以下三方面的原因所引起的:
2.2.1首先是大体积的混凝土在凝固的初期会产生较大量的水化热,并且会致使混凝土的建筑物内部温度迅速升高,体积膨胀扩大。并且在此时,由于建筑物的受基岩在前期混凝土的约束下会产生压应力。并且在大体积的混凝土凝固的后期会由于受冷却收缩,产生相应的拉应力,并且拉应力大于升温膨胀产生的压应力值。然而当大体积的混凝土内部的拉应力超过混凝土的极限抗拉应力时,通常会导致在混凝土的内部产生一系列的裂缝,并还有可能发展成贯穿裂缝,从而对建筑物的结构造成极大的破坏。
2.2.2通常我们在混凝土浇筑后,要考虑外界气温突然下降等多方面,通过在混凝土内外产生较大温差,致使大体积的混凝土表面产生很大的温度拉应力,形成温差的表面裂缝。
2.2.3大体积的混凝土在浇筑之后,会因为建筑物的塑性收缩和缩水收缩导致产生的表面收缩裂缝。其中,由于后两方面原因所引起的裂缝,我们只要只按照规范要求进行正常的保养维护,均可以得到有效的控制和避免深层次的发展。而第一方面会由水泥的水化热所引起的较大温差导致大体积混凝土产生温度裂缝最直接、最根本的形成原因,也是我们在施工中必须克服的难题之一。
3.控制措施
根据我国的国标《块体基础大体积砼施工技术规程》YBJ224-91规定,通常情况下大体积混凝土工程在施工前应该申报,并且在为应对大体积混凝土的施工阶段混凝土浇筑块体的内外的温度进行监测,并确保在施工阶段大体积混凝土浇筑块体时的升温峰值、里外温差及降温速度的控制指标进行控制,并且要制定严格的要求,制定相应的温控施工的技术措施。并且通过温控施工的技术措施的落实,确保施工单位的质量、防止有害裂缝、特别是贯穿裂缝的产生。并且混凝土表面温度裂缝宽度规定应小于0.3mm。
3.1合理的选材,改善配比
3.1.1原材料控制。
水泥:采用水化热较低和凝结时间较长的水泥,如矿渣水泥、大坝水泥或粉煤灰水泥等。在材料比选时,应对不同种类和品牌的水泥取样进行水化热试验,经过分析比较,优先选用同量同等条件下水化热较低的水泥。
粗骨料:采用5mm~31.5mm连续级配碎石,针片状颗粒含量不应大于10%,含泥量不应大于1%。
细骨料:采用级配良好、质地坚硬的优质中粗河砂,含泥量不应大于2%,细度模数控制在2.3mm~2.7mm之间。
水:达到饮用水标准。粉煤灰:粉煤灰是一种优质的掺和料,使用时应选择一级粉煤灰,尽可能选用细度模数大且烧失量低的粉煤灰。
外加剂:采用缓凝高效减水剂。
3.1.2改善配比。
尽可能降低水泥用量。根据水化热温升经验公式:T=To+Q/N+L/50(式中:T—水化热温升,℃;To—混凝土入模温度,℃;Q—每立方米混凝土水泥用量,Kg/m3;N—试验常数,早强类水泥取9,普通水泥取10,矿渣类水泥取11;L—每立方米混凝土粉煤灰用量,Kg/m3。)可知,每立方米混凝土每减少10Kg水泥用量,混凝土的水化热温升降低1℃左右。因此,在保证混凝土强度的前提下,尽可能降低水泥用量是最可靠的控温措施之一。水泥用量一般不应超过350Kg/m3。
参用粉煤灰。混凝土掺加粉煤灰主要是为了取代部分水泥,减少水泥用量,降低水化热,同时还可以充当填充材料,并改善混凝土的和易性。粉煤灰用量一般为水泥用量的30%~40%。
掺加高效减水剂。混凝土掺加高效减水剂有双重作用,一方面使混凝土缓凝,以推迟水化热峰值的出现,使混凝土表面温度梯度减少;另一方面可以降低水灰比,避免水灰比过大产生塑性收缩。
我们为了严格控制混凝土的内外浇筑温度,可以加快运输速度,并缩短相应的运输时间,通过在运输途中尽量放慢搅拌速度。在气温较高时,对运输车的搅拌罐喷淋冷水,减少运输过程中吸收太阳的辐射热。同时,加大浇筑强度,缩短浇筑时间。
4.结语
通过实践证明,我国在大体积的混凝土的施工过程中,要学会针对裂缝、水泥的质量、裂缝等通病的防治,学会应在自身条件下减小约束应力、从而减小混凝土内外温差、优化配合比设计、也可以通过改善施工的工艺、提高施工的质量、做好温度检测等工作以及加强养护等方面采取有效技术措施,坚持严谨的施工组织管理。
参考文献:
[1]张子明.张研.《水化热引起的大体积混凝土墙温度测试》.河南大学学报.2002
[2]陈辉.《大体积混凝土温度裂缝的成因分析及控制措施》.混凝土.2006
[2]东南大学 同济大学合编.《混凝土结构设计原理》.中国建筑工业出版社.2006