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[摘要]大体积混凝土的施工是实际工程中比较复杂的环节,混凝土产生的裂缝较多,微小的失误将导致不可估量的经济损失。本文结合大体积混凝土的施工技术,分析了混凝土裂缝产生的原因,探讨了相关的预防措施。
[关键词]大体积;混凝土;技术探讨
混凝土是一种非均质脆性建筑用料,在建筑施工中应用非常广泛,例如高层建筑的地基、水利大壩等。由于施工因素的影响,大体积混凝土会产生裂缝,严重危及建物的质量。在现代施工过程中,必须结合施工工艺进行分析,来保证工程的质量。
一、大体积混凝土特点
大体积混凝土具体的施工需要通过技术措施处理温度应力和水化热造成的混凝土内外温度的差异问题。大体积混凝土有如下特点。
(一)在各类大型建筑设施和高层建筑中,大体积混凝土的应用较为广泛,施工时不能预留设施工缝,必须连续浇筑,总体要求较高。
(二)混凝土在浇筑之后产生水化现象释放热量,热量在混凝土内部很难释放,导致其内外温差较大,引起温差应力,导致大体积混凝土产生裂纹,严重影响工程质量[1]。
二、大体积混凝土施工技术
(一)模板施工。在模板设计完成后可进行模板施工,由于浇筑混凝土时采用泵送的方式,导致对模板的侧压力较大,因此必须确保模板和支架有足够的刚度和稳定性。模板的最大侧压力与混凝土的配合比、浇筑速度、温度和其它外加剂有关。
(二)浇筑。浇筑工艺是混凝土施工过程中最重要的环节,具有很高的技术要求。不成熟的浇筑技术、不合理的浇筑方式都会对混凝土的质量产生影响,引发建筑的质量问题。混凝土在浇筑前必须细化施工步骤,计算好时间,在浇筑的过程中保证连续浇筑,确保浇筑时不出现施工缝。
(三)混凝土振捣。大体积混凝土的施工过程中,振捣也是较为重要的步骤。在每道浇筑带前后设置三根振动棒,前排的振动棒设置在底排钢筋处和混凝土坡脚处,保证下部的混凝土密实,后排的振动棒设置在混凝土卸料点,捣实上部混凝土[2]。具体的振捣要求如下。
1.混凝土自料口下落的自由倾落高度不得超过2米,如超过2米时必须采取措施;2.浇筑混凝土时应分段分层连续进行,每层浇筑高度应根据结构特点、钢筋疏密程度决定,一般分层高度为振捣器作用部分长度的1.25倍,最大不超过50厘米;3.使用插入式振捣器应快插慢拔,插点要均匀排列,逐点移动,顺序进行,不得遗漏,做到均匀振实。移动间距不大于振捣棒作用半径的1.5倍(一般为30-40cm)。振捣上一层时应插入下层5cm,以消除两层间的接隙。4.浇筑混凝土应连续进行。如必须间歇,其间歇时间应尽量缩短,并应在前层混凝土初凝之前,将次层混凝土浇筑完毕。5.浇筑混凝土时应经常观察模板、钢筋、预留孔洞、预埋件和插筋等有无移动、变形或堵塞情况,发现问题应立即停止浇灌,并应在已浇筑的混凝土凝结前修正完好。
三、大体积混凝土裂缝的原因分析
(一)水泥水化热的影响。混凝土在浇筑过程中采用水泥的水化效应产生热能,在浇筑后短时间内又集中放热,大量的水化热会在混凝土内部集中释放,导致混凝土中心温度远高于外部,明显的温度差使其内部产生压应力,表面产生拉应力,拉应力超过混凝土的极限抗拉强度后在混凝土表面会产生裂缝,长时间后裂缝越加严重。
(二)收缩裂缝。混凝土在散热和硬化过程中会应发收缩,因此产生较大的收缩应力,若收缩应力超过了混凝土的极限抗拉强度,就会导致收缩裂缝的产生。在大体积混凝土中,即使有较高的水灰比,自身的收缩量值也不会太大,但它与温度收缩叠加到一起时,就会使应力增大,所以在水利大坝的施工过程中必须重点考虑混凝土自身的收缩因素。
(三)温度因素。在施工期间,外界气温的变化会对混凝土的凝固产生影响,混凝土内部的温度是受浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和混凝土的散热影响,在外界温度下降过快时,混凝土产生很大的温度应力,引发开裂,另外,外界的湿度也会造成混凝土出现裂缝,外界湿度降低加速混凝土的干缩,导致混凝土出现裂缝。
(四)混凝土配比不当。高强度混凝土的水灰比在0.24-0.38之间,在实际施工中,混凝土的水灰比没有进行严格控制,而对普通混凝土而言,也没有控制在0.6。在水泥水化后,多余的水分残留在混凝土中形成水泡,在水分蒸发后形成气孔,降低了混凝土的实际载荷能力,根据力学分析,在荷载的作用下,孔隙周围产生应力集中,混凝土表面出现裂缝。
(五)混凝土养护不及时。混凝土养护不及时导致表面的水分蒸发过快,水分在短时间内急剧蒸发,表面也会产生收缩裂缝,混凝土内外温差大于25°C时就会出现温差裂缝。
四、建筑施工中混凝土裂缝的控制技术
针对实际施工中大体积混凝土出现裂缝的问题,现对混凝土裂缝的控制提出以下措施。
(一)严格控制原材料。1、在条件允许的情况下,可以选择收缩性小或具有微膨胀性的水泥,这种水泥在水化膨胀期内可产生一定的预压应力,增强了混凝土的抗裂能力。2、在原料中适当添加粉煤灰以提高混凝土的抗渗性和耐久性,减少混凝土的泌水。3、选择良好的骨料,骨料在混凝土原料中占80%左右,应选择膨胀系数小表面清洁无弱包裹层的骨料,以此降低水化热,控制裂缝的产生。4、适当使用高效减水剂,改善新拌混凝土的工作度,提高耐久性和抗裂性能。
(二)施工过程中的控制。1、提高混凝土的拌和质量,夏季时避免混凝土暴晒,为了降低入仓温度,可以采用冷却骨料或搅拌时加冰屑的方法,也可采用在混凝土内埋设冷却水管,冬季时采用热水拌和,加热骨料等提高原材料的温度。2、混凝土入模温度不宜高于28°C,冬季施工中的入模温度应高于5°C,浇筑时采用连续浇筑的方式。混凝土中心与表面的温差在25°C以内,保证拆模后混凝土的表面温度在9°C以下。
(三)做好模拟分析,加强混凝土的整体运用。从科学的角度上讲,混凝土浇筑完成后并不是保持着相同的状态,相反,它会随着时间的延长而导致内部温度场分布发生变化,通过有限元模拟分析,参照混凝土各项参数及外界环境温度,得出内部最高温度及浇筑后每个时间段内温度的变化趋势,将理论分析的结果合理运用到现场施工中,确定是否要采取冷却措施降温。
(四)裂缝修补。1、裂缝表面修补。表面修补的方法具有明显的优势,表面修补的具体做法是表面涂浆,在混凝土裂缝的表面涂抹水泥浆,有些工程中也采用采用涂抹环氧胶泥的方法,为了满足防腐要求,在涂浆后进行刷漆处理,常常在表面修补结束后,由于应力的存在,使得混凝土裂缝继续开裂,可在裂缝表面粘附玻璃纤维,保证裂缝修补完整。2、灌浆法。当裂缝对建筑结构有严重影响时,表面修补的方法也无济于事,必须采用灌浆法进行处理,即用真空压力设备将浆液压入裂缝中,浆液会随着时间的推移达到硬化,以此稳定混凝土的结构。
结语
建筑施工过程中,大体积混凝土裂缝的出现是很常见的现象,严重影响工程质量,关系到建筑的寿命的使用安全,应在全面分析裂缝产生的机理上,提高施工技术,控制混凝土裂缝的产生,降低裂缝对建筑的损害,提高建筑质量。
参考文献
[1]赵效君,张波,任鹏等.大体积混凝土施工技术预防研究[J].建筑工程技术与设计,2014,47(24):65.
[2]陆鸣.浅谈大体积混凝土施工技术及预防措施研究[J].房地产导刊,2014,80(24):423.
[关键词]大体积;混凝土;技术探讨
混凝土是一种非均质脆性建筑用料,在建筑施工中应用非常广泛,例如高层建筑的地基、水利大壩等。由于施工因素的影响,大体积混凝土会产生裂缝,严重危及建物的质量。在现代施工过程中,必须结合施工工艺进行分析,来保证工程的质量。
一、大体积混凝土特点
大体积混凝土具体的施工需要通过技术措施处理温度应力和水化热造成的混凝土内外温度的差异问题。大体积混凝土有如下特点。
(一)在各类大型建筑设施和高层建筑中,大体积混凝土的应用较为广泛,施工时不能预留设施工缝,必须连续浇筑,总体要求较高。
(二)混凝土在浇筑之后产生水化现象释放热量,热量在混凝土内部很难释放,导致其内外温差较大,引起温差应力,导致大体积混凝土产生裂纹,严重影响工程质量[1]。
二、大体积混凝土施工技术
(一)模板施工。在模板设计完成后可进行模板施工,由于浇筑混凝土时采用泵送的方式,导致对模板的侧压力较大,因此必须确保模板和支架有足够的刚度和稳定性。模板的最大侧压力与混凝土的配合比、浇筑速度、温度和其它外加剂有关。
(二)浇筑。浇筑工艺是混凝土施工过程中最重要的环节,具有很高的技术要求。不成熟的浇筑技术、不合理的浇筑方式都会对混凝土的质量产生影响,引发建筑的质量问题。混凝土在浇筑前必须细化施工步骤,计算好时间,在浇筑的过程中保证连续浇筑,确保浇筑时不出现施工缝。
(三)混凝土振捣。大体积混凝土的施工过程中,振捣也是较为重要的步骤。在每道浇筑带前后设置三根振动棒,前排的振动棒设置在底排钢筋处和混凝土坡脚处,保证下部的混凝土密实,后排的振动棒设置在混凝土卸料点,捣实上部混凝土[2]。具体的振捣要求如下。
1.混凝土自料口下落的自由倾落高度不得超过2米,如超过2米时必须采取措施;2.浇筑混凝土时应分段分层连续进行,每层浇筑高度应根据结构特点、钢筋疏密程度决定,一般分层高度为振捣器作用部分长度的1.25倍,最大不超过50厘米;3.使用插入式振捣器应快插慢拔,插点要均匀排列,逐点移动,顺序进行,不得遗漏,做到均匀振实。移动间距不大于振捣棒作用半径的1.5倍(一般为30-40cm)。振捣上一层时应插入下层5cm,以消除两层间的接隙。4.浇筑混凝土应连续进行。如必须间歇,其间歇时间应尽量缩短,并应在前层混凝土初凝之前,将次层混凝土浇筑完毕。5.浇筑混凝土时应经常观察模板、钢筋、预留孔洞、预埋件和插筋等有无移动、变形或堵塞情况,发现问题应立即停止浇灌,并应在已浇筑的混凝土凝结前修正完好。
三、大体积混凝土裂缝的原因分析
(一)水泥水化热的影响。混凝土在浇筑过程中采用水泥的水化效应产生热能,在浇筑后短时间内又集中放热,大量的水化热会在混凝土内部集中释放,导致混凝土中心温度远高于外部,明显的温度差使其内部产生压应力,表面产生拉应力,拉应力超过混凝土的极限抗拉强度后在混凝土表面会产生裂缝,长时间后裂缝越加严重。
(二)收缩裂缝。混凝土在散热和硬化过程中会应发收缩,因此产生较大的收缩应力,若收缩应力超过了混凝土的极限抗拉强度,就会导致收缩裂缝的产生。在大体积混凝土中,即使有较高的水灰比,自身的收缩量值也不会太大,但它与温度收缩叠加到一起时,就会使应力增大,所以在水利大坝的施工过程中必须重点考虑混凝土自身的收缩因素。
(三)温度因素。在施工期间,外界气温的变化会对混凝土的凝固产生影响,混凝土内部的温度是受浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和混凝土的散热影响,在外界温度下降过快时,混凝土产生很大的温度应力,引发开裂,另外,外界的湿度也会造成混凝土出现裂缝,外界湿度降低加速混凝土的干缩,导致混凝土出现裂缝。
(四)混凝土配比不当。高强度混凝土的水灰比在0.24-0.38之间,在实际施工中,混凝土的水灰比没有进行严格控制,而对普通混凝土而言,也没有控制在0.6。在水泥水化后,多余的水分残留在混凝土中形成水泡,在水分蒸发后形成气孔,降低了混凝土的实际载荷能力,根据力学分析,在荷载的作用下,孔隙周围产生应力集中,混凝土表面出现裂缝。
(五)混凝土养护不及时。混凝土养护不及时导致表面的水分蒸发过快,水分在短时间内急剧蒸发,表面也会产生收缩裂缝,混凝土内外温差大于25°C时就会出现温差裂缝。
四、建筑施工中混凝土裂缝的控制技术
针对实际施工中大体积混凝土出现裂缝的问题,现对混凝土裂缝的控制提出以下措施。
(一)严格控制原材料。1、在条件允许的情况下,可以选择收缩性小或具有微膨胀性的水泥,这种水泥在水化膨胀期内可产生一定的预压应力,增强了混凝土的抗裂能力。2、在原料中适当添加粉煤灰以提高混凝土的抗渗性和耐久性,减少混凝土的泌水。3、选择良好的骨料,骨料在混凝土原料中占80%左右,应选择膨胀系数小表面清洁无弱包裹层的骨料,以此降低水化热,控制裂缝的产生。4、适当使用高效减水剂,改善新拌混凝土的工作度,提高耐久性和抗裂性能。
(二)施工过程中的控制。1、提高混凝土的拌和质量,夏季时避免混凝土暴晒,为了降低入仓温度,可以采用冷却骨料或搅拌时加冰屑的方法,也可采用在混凝土内埋设冷却水管,冬季时采用热水拌和,加热骨料等提高原材料的温度。2、混凝土入模温度不宜高于28°C,冬季施工中的入模温度应高于5°C,浇筑时采用连续浇筑的方式。混凝土中心与表面的温差在25°C以内,保证拆模后混凝土的表面温度在9°C以下。
(三)做好模拟分析,加强混凝土的整体运用。从科学的角度上讲,混凝土浇筑完成后并不是保持着相同的状态,相反,它会随着时间的延长而导致内部温度场分布发生变化,通过有限元模拟分析,参照混凝土各项参数及外界环境温度,得出内部最高温度及浇筑后每个时间段内温度的变化趋势,将理论分析的结果合理运用到现场施工中,确定是否要采取冷却措施降温。
(四)裂缝修补。1、裂缝表面修补。表面修补的方法具有明显的优势,表面修补的具体做法是表面涂浆,在混凝土裂缝的表面涂抹水泥浆,有些工程中也采用采用涂抹环氧胶泥的方法,为了满足防腐要求,在涂浆后进行刷漆处理,常常在表面修补结束后,由于应力的存在,使得混凝土裂缝继续开裂,可在裂缝表面粘附玻璃纤维,保证裂缝修补完整。2、灌浆法。当裂缝对建筑结构有严重影响时,表面修补的方法也无济于事,必须采用灌浆法进行处理,即用真空压力设备将浆液压入裂缝中,浆液会随着时间的推移达到硬化,以此稳定混凝土的结构。
结语
建筑施工过程中,大体积混凝土裂缝的出现是很常见的现象,严重影响工程质量,关系到建筑的寿命的使用安全,应在全面分析裂缝产生的机理上,提高施工技术,控制混凝土裂缝的产生,降低裂缝对建筑的损害,提高建筑质量。
参考文献
[1]赵效君,张波,任鹏等.大体积混凝土施工技术预防研究[J].建筑工程技术与设计,2014,47(24):65.
[2]陆鸣.浅谈大体积混凝土施工技术及预防措施研究[J].房地产导刊,2014,80(24):423.