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摘要:随着我国经济的快速发展,大型混凝土结构工程日益增多,且大型工程规模越来越大。钢筋混凝土结构作为常见的承重结构,起着十分重要的作用。由于混凝土隶属于脆性材料,施工中容易产生不同程度的裂缝。本文就主要对建筑工程施工大体积混凝土裂缝防治措施相关问题进行了简要分析。
关键词:建筑工程;大体积混凝土;裂缝防治
中图分类号:TU198文献标识码: A
引言
建筑工程大体积混凝土的施工过程中由于施工工艺控制等方面的原因使得混凝土构件会出现各种类型的裂缝,这些裂缝的存在会不同程度地影响建筑物的质量和功能,作为建筑工程混凝土施工的设计、技术管理和操作人员一定要不断学习大体积混凝土方面的知识并总结经验,以最大程度低避免混凝土产生裂缝,保证建筑物的质量。
一、概述
大体积混凝土结构的截面尺寸较大,裂缝一般在混凝土浇注短期内形成,此时设计荷载尚未作用于结构上,因此由外荷载引起裂缝的可能性很小。但由于水泥的水化作用是放热反应,大体积混凝土自身又具有一定的保温性能,因此其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多,而在混凝土升温峰值过后的降温过程中,内部降温速度又比其表层慢得多,在这些过程中,混凝土各部分的温度变形及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生的温度应力,是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时,混凝土就会出现裂缝。
大体积混凝土结构的施工技术和施工组织都较复杂,施工时应十分慎重,否则易出现质量事故,造成不必要的损失。组织大体积混凝土结构施工,在模板、钢筋和混凝土工程方面有许多技术问题要逐個解决。本文着重介绍大体积混凝土的裂缝控制。
二、大体积混凝土裂缝的原因
一般来讲,大体积混凝土在施工过程中裂缝产生的可能原因,一般可以归结为内在因素和外在因素两类。
1、内在因素
内在因素是大体积混凝土在浇筑时由于水泥产生化学反应释放出水化热。由于混凝土是热的不良导体,混凝土会产生一系列力学特性比如收缩或徐变。
水泥水化热通常在浇筑混凝土后在短期内集中放热。一般来讲,水泥水化热的放热速度和浇注混凝土的配合比以及混凝土的种类有直接关系。水泥大量产生的水化热一般集聚在混凝土内部缓慢地释放,因而,大体积混凝土的中心温度高而外表面温度较低。由于大体积混凝土的内外产生了较大的温度梯度,使混凝土内部产生压应力,外部产生拉应力。一旦外部的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时,混凝土的表面就会产生细小裂缝。
2、外在因素
外在因素是大体积混凝土如果在冷热交替的环境,受到较强的外界约束如水泥水化热的影响,可能会导致裂缝的产生。大体积混凝土在施工的过程中,一旦外界温度剧烈变化,对大体积混凝土裂缝的产生有着较大的影响。大体积混凝土内部的温度,取决于混凝土的浇筑温度、水泥水化热、混凝土的散热速度等因素。混凝土的浇筑速度和外界温度有着直接的关系,外界温度越高,混凝土的浇筑温度也越高。如果外部气温过低,大体积混凝土外表面的温度受气温影响温度较低,内外部的温差过大,会造成大体积混凝土内外产生很大的温度梯度,极容易导致混凝土的开裂。另外,外界的湿度也会对大体积混凝土的裂缝有着很大影响,如果外界湿度过低,会引起大体积混凝土的干缩速度,同时会导致大体积混凝土裂缝的产生。
三、建筑工程大体积混凝土裂缝的防治措施
1、优选混凝土各种原材料
(1)水泥的选择
理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥,并尽量降低混凝土中的水泥用量,以降低混凝土的温升,提高混凝土硬化后的体积稳定性。为保证减少水泥用量后混凝土的强度和坍落度不受损失,可适度增加活性细掺料替代水泥。
(2)骨料的选择
在选择粗骨料时,可根据施工条件,尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子。既可以减少用水量,也可以相应减少水泥用量,还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。
在选择细骨料时,采用平均粒径较大的中粗砂,从而降低混凝土的干缩,减少水化热量,对混凝土的裂缝控制有重要作用。
(3)掺加适量外加剂和减水剂
掺加适量粉煤灰,可减少水泥用量,从而达到降低水化热的目的。但掺量不能大于30%。掺加适量的减水剂,它可有效地增加混凝土的流动性,且能提高水泥水化率,增强混凝土的强度,从而可降低水化热,同时可明显延缓水化热释放速度。
2、优化大体积混凝土的结构设计
大体积混凝土裂缝的产生主要是由于混凝土的强度承受不住其产生的应力,增加混凝土的强度和减少应力都可以有效的防止裂缝的产生。在大体积混凝土中一般很少使用钢筋或者布筋,但是我们可以在孔洞周围、转角等易发生裂缝的部位使用一些钢筋,用钢筋承受一些应力,这样可以有效的控制裂缝的发生。在工程结构设计中要特别注意降低结构的约束度,尽量减少混凝土中钢筋保护层的厚度,因为保护层的厚度越大,越可能发生裂缝。在大体积混凝土结构设计过程中要充分考虑混凝土内部降温问题,可以在大体积混凝土内部中设置适量的冷凝管,当混凝土内部温度过高时,可以向冷凝管中注入冷水进行降温。
3、施工过程控制
对大体积混凝土来说,控制其裂缝产生的最重要工作就是在施工过程中掌握好相关技术要点,具体来说有以下几个方面。
(1)为降低混凝土的入模温度,可在搅拌混凝土时用冰冷的地下水来搅拌混凝土,或者向搅拌机内添加冰屑等实现混凝土的降温,尽量避免高温环境下浇筑,使浇筑后的混凝土构件初始温度大幅降低,有利于控制温度裂缝。
(2)在混凝土浇筑过程中要做好振捣与二次振捣工作,以增强混凝土构件的整体性和密实度,在振捣过程中要掌握快插慢拔的要点,并在振捣上一层混凝土时保证振捣棒插入到下一层混凝土中。
(3)为使混凝土构件内部的温度得以有效导出,可在浇筑混凝土之前在模板的内侧空间预埋可通入循环冷却水的金属水管,在混凝土浇筑完毕后投入循环冷却水,通过流动的水将混凝土内部的热量带出,以降低混凝土构件内外温差,从而有效消除温度梯度,减少裂缝产生的概率。
(4)要做好大体积混凝土温度的监控工作,在浇筑之前,对水泥水化热进行测定,浇筑过程中对浇筑完毕的表面及表面以下一定深度的温度进行不少于一天两次的监控,以掌握大体积混凝土的实时状态,如发现异常可采取及时有效的措施。
(5)为抵抗裂缝的产生,可在适当部位设置预留的伸缩缝,将整个混凝土构件分割成若干部分,另外也可在部分位置采用微膨胀混凝土施工以补偿各种原因引起的表面收缩。
4、做好大体积混凝土浇筑完毕后的养护工作
在大体积混凝土浇筑完毕后,为延缓混凝土表面温度降低的速度并防止混凝土表面水分的过快蒸发,应当及时对其进行保温和保湿的养护工作。实际工作中,一般采用定时的浇水的方式以保持大体积混凝土表面的水分,并通过覆盖养护膜、喷洒养护液等方式对混凝土构件养护。
结束语
总之,随着社会和经济的发展,人们对建筑的使用功能要求越来越高,同时由于人口的增加与有限的土地资源之间存在尖锐的矛盾使得当代的建筑工程中高层建筑越来越多,设计、施工过程中对大体积混凝土的应用越来越多,而同时在实际应用中管理人员与施工人员对大体积混凝土的构造的知识还较为匮乏,导致施工过程中混凝土构件经常出现各种形式的裂缝,对建筑物整体的质量造成严重的影响,因此必须找到裂缝形成的原因并施以相应对策,从而提升建筑工程的质量。
参考文献
[1]崔卫星.浅析大体积混凝土裂缝的原因及防治措施[J].中州建设,2011,(13).
[2]龚剑,李宏伟.大体积混凝土施工中的裂缝控制[J].施工技术,2012,(41).
[3]邓磊.大体积混凝土裂缝控制技术的探讨[J].建筑施工,2009,(3).
关键词:建筑工程;大体积混凝土;裂缝防治
中图分类号:TU198文献标识码: A
引言
建筑工程大体积混凝土的施工过程中由于施工工艺控制等方面的原因使得混凝土构件会出现各种类型的裂缝,这些裂缝的存在会不同程度地影响建筑物的质量和功能,作为建筑工程混凝土施工的设计、技术管理和操作人员一定要不断学习大体积混凝土方面的知识并总结经验,以最大程度低避免混凝土产生裂缝,保证建筑物的质量。
一、概述
大体积混凝土结构的截面尺寸较大,裂缝一般在混凝土浇注短期内形成,此时设计荷载尚未作用于结构上,因此由外荷载引起裂缝的可能性很小。但由于水泥的水化作用是放热反应,大体积混凝土自身又具有一定的保温性能,因此其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多,而在混凝土升温峰值过后的降温过程中,内部降温速度又比其表层慢得多,在这些过程中,混凝土各部分的温度变形及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生的温度应力,是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时,混凝土就会出现裂缝。
大体积混凝土结构的施工技术和施工组织都较复杂,施工时应十分慎重,否则易出现质量事故,造成不必要的损失。组织大体积混凝土结构施工,在模板、钢筋和混凝土工程方面有许多技术问题要逐個解决。本文着重介绍大体积混凝土的裂缝控制。
二、大体积混凝土裂缝的原因
一般来讲,大体积混凝土在施工过程中裂缝产生的可能原因,一般可以归结为内在因素和外在因素两类。
1、内在因素
内在因素是大体积混凝土在浇筑时由于水泥产生化学反应释放出水化热。由于混凝土是热的不良导体,混凝土会产生一系列力学特性比如收缩或徐变。
水泥水化热通常在浇筑混凝土后在短期内集中放热。一般来讲,水泥水化热的放热速度和浇注混凝土的配合比以及混凝土的种类有直接关系。水泥大量产生的水化热一般集聚在混凝土内部缓慢地释放,因而,大体积混凝土的中心温度高而外表面温度较低。由于大体积混凝土的内外产生了较大的温度梯度,使混凝土内部产生压应力,外部产生拉应力。一旦外部的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时,混凝土的表面就会产生细小裂缝。
2、外在因素
外在因素是大体积混凝土如果在冷热交替的环境,受到较强的外界约束如水泥水化热的影响,可能会导致裂缝的产生。大体积混凝土在施工的过程中,一旦外界温度剧烈变化,对大体积混凝土裂缝的产生有着较大的影响。大体积混凝土内部的温度,取决于混凝土的浇筑温度、水泥水化热、混凝土的散热速度等因素。混凝土的浇筑速度和外界温度有着直接的关系,外界温度越高,混凝土的浇筑温度也越高。如果外部气温过低,大体积混凝土外表面的温度受气温影响温度较低,内外部的温差过大,会造成大体积混凝土内外产生很大的温度梯度,极容易导致混凝土的开裂。另外,外界的湿度也会对大体积混凝土的裂缝有着很大影响,如果外界湿度过低,会引起大体积混凝土的干缩速度,同时会导致大体积混凝土裂缝的产生。
三、建筑工程大体积混凝土裂缝的防治措施
1、优选混凝土各种原材料
(1)水泥的选择
理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥,并尽量降低混凝土中的水泥用量,以降低混凝土的温升,提高混凝土硬化后的体积稳定性。为保证减少水泥用量后混凝土的强度和坍落度不受损失,可适度增加活性细掺料替代水泥。
(2)骨料的选择
在选择粗骨料时,可根据施工条件,尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子。既可以减少用水量,也可以相应减少水泥用量,还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。
在选择细骨料时,采用平均粒径较大的中粗砂,从而降低混凝土的干缩,减少水化热量,对混凝土的裂缝控制有重要作用。
(3)掺加适量外加剂和减水剂
掺加适量粉煤灰,可减少水泥用量,从而达到降低水化热的目的。但掺量不能大于30%。掺加适量的减水剂,它可有效地增加混凝土的流动性,且能提高水泥水化率,增强混凝土的强度,从而可降低水化热,同时可明显延缓水化热释放速度。
2、优化大体积混凝土的结构设计
大体积混凝土裂缝的产生主要是由于混凝土的强度承受不住其产生的应力,增加混凝土的强度和减少应力都可以有效的防止裂缝的产生。在大体积混凝土中一般很少使用钢筋或者布筋,但是我们可以在孔洞周围、转角等易发生裂缝的部位使用一些钢筋,用钢筋承受一些应力,这样可以有效的控制裂缝的发生。在工程结构设计中要特别注意降低结构的约束度,尽量减少混凝土中钢筋保护层的厚度,因为保护层的厚度越大,越可能发生裂缝。在大体积混凝土结构设计过程中要充分考虑混凝土内部降温问题,可以在大体积混凝土内部中设置适量的冷凝管,当混凝土内部温度过高时,可以向冷凝管中注入冷水进行降温。
3、施工过程控制
对大体积混凝土来说,控制其裂缝产生的最重要工作就是在施工过程中掌握好相关技术要点,具体来说有以下几个方面。
(1)为降低混凝土的入模温度,可在搅拌混凝土时用冰冷的地下水来搅拌混凝土,或者向搅拌机内添加冰屑等实现混凝土的降温,尽量避免高温环境下浇筑,使浇筑后的混凝土构件初始温度大幅降低,有利于控制温度裂缝。
(2)在混凝土浇筑过程中要做好振捣与二次振捣工作,以增强混凝土构件的整体性和密实度,在振捣过程中要掌握快插慢拔的要点,并在振捣上一层混凝土时保证振捣棒插入到下一层混凝土中。
(3)为使混凝土构件内部的温度得以有效导出,可在浇筑混凝土之前在模板的内侧空间预埋可通入循环冷却水的金属水管,在混凝土浇筑完毕后投入循环冷却水,通过流动的水将混凝土内部的热量带出,以降低混凝土构件内外温差,从而有效消除温度梯度,减少裂缝产生的概率。
(4)要做好大体积混凝土温度的监控工作,在浇筑之前,对水泥水化热进行测定,浇筑过程中对浇筑完毕的表面及表面以下一定深度的温度进行不少于一天两次的监控,以掌握大体积混凝土的实时状态,如发现异常可采取及时有效的措施。
(5)为抵抗裂缝的产生,可在适当部位设置预留的伸缩缝,将整个混凝土构件分割成若干部分,另外也可在部分位置采用微膨胀混凝土施工以补偿各种原因引起的表面收缩。
4、做好大体积混凝土浇筑完毕后的养护工作
在大体积混凝土浇筑完毕后,为延缓混凝土表面温度降低的速度并防止混凝土表面水分的过快蒸发,应当及时对其进行保温和保湿的养护工作。实际工作中,一般采用定时的浇水的方式以保持大体积混凝土表面的水分,并通过覆盖养护膜、喷洒养护液等方式对混凝土构件养护。
结束语
总之,随着社会和经济的发展,人们对建筑的使用功能要求越来越高,同时由于人口的增加与有限的土地资源之间存在尖锐的矛盾使得当代的建筑工程中高层建筑越来越多,设计、施工过程中对大体积混凝土的应用越来越多,而同时在实际应用中管理人员与施工人员对大体积混凝土的构造的知识还较为匮乏,导致施工过程中混凝土构件经常出现各种形式的裂缝,对建筑物整体的质量造成严重的影响,因此必须找到裂缝形成的原因并施以相应对策,从而提升建筑工程的质量。
参考文献
[1]崔卫星.浅析大体积混凝土裂缝的原因及防治措施[J].中州建设,2011,(13).
[2]龚剑,李宏伟.大体积混凝土施工中的裂缝控制[J].施工技术,2012,(41).
[3]邓磊.大体积混凝土裂缝控制技术的探讨[J].建筑施工,2009,(3).