大体积砼的裂缝控制

王跃翰　谢伦武

摘要:钢筋砼是建筑中广泛应用的主要材料,特别是随着国民经济的发展,高层建筑大体积砼基础的应用日益广泛,大体积砼的裂缝控制问题成为当前的一个重要课题。钢筋砼结构的裂缝是不可避免的,但其有害程度却是可以控制的。大体积砼因比表面积较小,水化热散发困难,导致内外温差大,易引起砼出现裂缝,文章主要讨论大体积砼裂缝产生的原因,以及通过设计、施工、材料等方面综合技术措施将裂缝控制在无害范围内。

关键词:大体积砼;裂缝控制;砼;施工

中图分类号:TU7文献标识码:C文章编号:1006-8937(2009)10-0117-02

综合美国砼学会和日本建筑学会对大体积砼的定义,大体积砼是指:现浇砼结构的几何尺寸较大(约80cm以上),且必须采取技术措施以解决水泥水化热引起砼内最高温度与外界气温之差超过25℃及随之引起体积变化问题,以最大限度减少开裂影响的,这类结构称为大体积砼。

1大体积砼裂缝产生原因

大体积砼裂缝,主要是由内部温度应力造成的。因为在重力式结构中,大体积砼凝结和硬化过程中,水泥与水产生化学反应,释放出大量的水化热。大体积砼由于体积大,相对散热面积较小,砼结构外部热量迅速散发,而内部热量不易散发,在砼内外产生较大温差。内部温度高,结构膨胀变形大,就在砼表面产生膨胀应力。表面的膨胀拉力超过砼的极限抗拉强度,砼表面就会裂缝。后期,水泥水化热减少,散发热量大于水化热量,温度降低,体积收缩,受地基或基础的约束,砼内部产生拉应力。当拉应力超过此时砼的极限抗拉强度时,就会在基础内部产生裂缝。内外叠加,可能贯通结构截面造成严重危害。

2大体积砼裂缝的控制

2.1材料选用方面的控制

2.1.1水泥的选择

由前面分析可以看出,温度应力是产生前期裂缝的主要原因。所以在选用材料时,首先应考虑降低水化热的峰值。

铝酸三钙和硅酸三钙含量高的,水化热较高;混合材掺量多的水泥水化热较低。大体积砼一般不宜使用水化热高的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,应使用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥;更不宜使用早强型水泥。

2.1.2减少水泥用量

水泥水化热是大体积砼发生温度变化,导致体积变化的主要根源。因此,除采用水化热低的水泥外,要减少温度变形,还应尽量降低水泥用量。

工程实践证明,适当地掺加减水剂和粉煤灰,可减少有效水泥的用量。掺减水剂可在保证砼强度的前提下有效降低单位用水量以降低水灰比,从而降低水泥用量。在砼配制过程掺入粉煤灰,不仅可改善砼和易性和可泵性,节约水泥,降低水化热。

2.1.3严格控制骨料级配和含泥量

粗、细骨料含泥量过大、骨料粒径过细以及颗粒级配不良均会造成砼单方水泥和水用量增多,使砼收缩增大,导致裂缝产生。所以在实际工程中应尽可能采用粒径大的骨料,选择合理的砂石级配,合理控制砂石含泥量,并不得混有有机物等杂质,有利于减少裂缝的出现。

2.2合理管理,严格施工

2.2.1合理组织施工计划

在施工过程中精心安排砼施工时间。在高温季节施工时,砼浇筑时间尽量安排在16时至翌日上午10时前进行,以减少砼温度回升。新旧砼浇筑间隔时间为5～7d,相邻浇筑坝块高差控制在8 m以内。

2.2.2适当控制入模温度。

砼入模温度尽量控制在28℃左右。因此,大体积砼最好选在春秋季施工。在夏季施工最好采取有效措施降低入模温度。浇筑砼时最好不要让砼在太阳下直接爆晒。施工过程中应对碎石洒水降温, 保证水泥库通风良好,自来水可先放入地下蓄水池中降温。另外,浇筑前底部垫层用草帘覆盖防晒,现场周围和基坑壁洒水降温。

2.2.3采用先进的施工方法

由于大体积砼的体积异常庞大,施工中可以用纵横截缝将其分割成许多块体,并以水平缝将每一块砼分成许多浇筑层。分缝分块一方面便于施工,将庞大的砼逐块逐层地进行浇筑;另一方面,减小砼块的尺寸,增加散热面,从而降低施工期间的温度应力,以减小产生裂缝的可能性。施工时砼先从底层开始浇筑,进行至一定距离后浇筑其他各层,

2.2.4加强温度管理,减少砼内外温差

砼裂缝主要是由于温差产生温度应力引起的,有效地控制内外温差才是控制裂缝的最好办法。砼拌制温度要低于25℃;浇注时要低于30℃,浇注后控制砼与大气温度差不大于25℃,砼本身内外温度差在25℃以内。

在实际工程中,可以采用外部保温养护与内部通水冷却相结合的办法。在大体积砼内布设冷却管网, 通循环低温水, 带走基础内部的热量, 使砼温度降低到要求的限度。

2.2.5减轻地基对浇筑体的约束

如前所述,后期砼的降温收缩,由于受地基或基础的约束而在砼内部产生拉应力。当拉应力超过此时砼的极限抗拉强度时,就会在基础内部产生裂缝。

根据实际工程经验,可以在垫层上按4~6m方格留伸缩缝,在伸缩缝中加入聚苯乙烯泡沫板,减少地基对砼的约束力;同时大体积砼底部应配置抗裂钢筋抵抗拉应力,使砼抗拉强度提高,裂缝分布均匀、细小,防止裂缝集中出现。

2.3加强砼浇筑后的养护

养护阶段砼水化作用的降温过程(差) 已基本确定, 温度的控制转为降温速度和内表温差的控制,可通过给浇筑体表面覆盖保温材料进行保温养护来实现。在砼浇筑后,可尽快回填土,土是砼最好的养护材料之一。目前这是砼保温保湿养护的最有效方法, 对预防裂缝是非常有益的。

3结 语

以上对砼的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨, 对于应用日益广泛的大体积砼工程,需要不断总结经验,完善技术措施,使大体积砼的施工走上成熟和规范化的道路。特别是在具体施工中要靠我们多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结, 结合多种预防处理措施, 砼的裂缝是完全可以控制在充许的范围内。

参考文献:

[1] 张国栋.现代砼理论与设计[M].武汉:武汉大学出版社,2002.

[2] 赵国藩.钢筋砼结构的裂缝控制[M].北京:海洋出版社,2002.

[3] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.