大体积混凝土裂缝的控制

邢 勇;符 敏;李 戈

摘要: 本文介绍了大体积混凝土概念,并对其温度裂缝产生原因进行深入分析并针对其开裂原因,提出了防止的具体措施。

Abstract: The thesis introduces the concept of the mass concrete, and analyzes the causes of the crack. At last, the preventive measures are given.

关键词:大体积混凝土;温度裂缝;裂缝控制

Key words: mass concrete; temperature cracking; control of the crack

中图分类号:TU74 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)04-0244-01

1大体积混凝土的基本定义

大体积混凝土的定义各国规定不同,我国《普通混凝土配合比设计规程》定义为:凝土结构物实体最小尺寸大于或等于1m时或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。日本建筑学会标准JASSA规定:结构断面最小尺寸在80cm以上,水化热引起的混凝土内的最高温度与外界气温之差,预计超过25℃的混凝土。美国混凝土协会ACI定义为:任意体量混凝土,其尺寸大到足以必须采取措施减小由于体积变形引起的裂缝。从以上定义可得出,大体积混凝土会因水化热较高,施工中采取不当措施易产生温度裂缝和结构收缩裂缝。

2大体积混凝土裂缝产生的机理分析

混凝土裂缝一种称为表面裂缝,有表面深裂缝和表面浅裂缝之分;表面深裂缝是混凝土内外温差大于标准控制值而导致,比较有规则,缝较长且深.表面浅裂缝是混凝土在硬化过程中因混凝土表面失水过快,混凝土内外收缩不一致产生,无规则、较短而浅。另一种因混凝土温度应力、约束条件、外界气温等综合因素产生的裂缝称之贯穿裂缝,有较大危害性,施工过程很难掌握和控制。下面就两种不同裂缝成因进行分析。

2.1 表面裂缝的产生

水泥水化过程中放出大量热,大体积混凝土比较厚且混凝土导热系数比较小,混凝土内部和表面的散热条件不同,中心温度很高,形成温差,使其内部温度分布不均匀,引起质点发生变形不一致,产生内约束。混凝土中心由于温度较高,产生的热膨胀也较表面大,因而在中心产生压应力,表面产生拉应力。当表面拉应力超过混凝土抗拉强度时,就会在其外表面产生裂缝,比较分散、裂缝宽度小、深度很小,俗称“表面裂缝”。一般发生在浇筑后温度上升阶段,由于混凝土体积发生膨胀所形成。

2.2 贯穿裂缝的产生

大体积混凝土浇筑后数日,水泥水化热基本上释放完毕,由于环境温度较低就会逐渐降温,多余水分也随之蒸发,引起混凝土体积出现不同程度收缩。而地基、其他结构会对其进行约束,让其不能自由变形,在这种外部约束作用下,混凝土内外温差会产生温度应力,一般是拉应力,当该温度应力超过混凝土抗拉强度时,会从约束面开始向上出现开裂形成温度裂缝。

3大体积混凝土裂缝的控制

3.1 设计措施

(1)精心设计混凝土配合比。在保证混凝土有良好工作性下降低混凝土单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂、高性能引气剂)一高 (高粉煤灰掺量)”设计准则,生产出“高强、高韧性、中弹、低热、高抗拉值”抗裂混凝土。(2)增配构造筋,提高抗裂性能。采用小直径、小间距配筋方式,全截面配筋率应在0.3%-0.5%之间。(3)避免结构突变产生应力集中,在易产生应力集中薄弱环节采取加强措施。(4)在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位配筋率,提高混凝土极限抗拉强度。(5)在结构设计中应充分考虑施工时气候特征,合理设置后浇缝,在正常施工条件下,后浇缝间距20-30米,保留时间一般不小于60天。

3.2 原材料控制措施

(1)选用水化热低、凝结时间长、后期强度高水泥,不选用水化热高硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,条件许可优先选用收缩性小或微膨胀性水泥。(2)掺入适当粉煤灰能显著降低水泥用量。虽然粉煤灰作为活性材料也会释放水化热,但放出水化热较低,能起到降低水化热和延长温升时间作用,还可减少砂子对砼泌水作用并改善细骨料级配。(3)选择级配良好骨料。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积80%-83%,选线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好骨料。选用粒径4-40mm粗骨粒,尽量采用中砂,严格控制砂、石子含泥量。控制水灰比在0.6以下;可在混凝土中掺缓凝剂,减缓浇筑速度,以利于散热;可考虑掺加坚实无裂缝、冲洗干净、规格为150-300mm的大块石,减少混凝土总用量,降低水化热。(4)适当选用高效减水剂和引气剂,这对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量,改善新拌混凝土工作度,提高硬化混凝土力学、热学、变形等性能起着重要作用。

3.3 裂缝控制的施工措施

3.3.1 混凝土的浇筑

混凝土拌合物可采取的降温措施:一是预冷骨料,二是加冰拌合。浇筑时间最好安排在低温季节或夜间,若在高温季节施工,则采取减小混凝土温度回升措施。对于泵送混凝土输送管道,应全程覆盖并洒以冷水。

(1)为有效降低大体积混凝土内外温差,在其施工过程中采用分层连续浇筑或推移式连续浇筑,其层间时间间隔应尽量缩短,必须在前层混凝土初凝前将其次层浇筑完毕。在施工中,还遵循其施工中已形成“分段定点,一个坡度,薄层浇筑,循序渐进,一次到顶”原则。(2)混凝土浇筑过程除进行正常振捣外,在混凝土初凝前宜进行二次振捣,排除大粒径骨料和钢筋下空气,增强混凝土密实性,进行二次抹压消除混凝土干缩裂缝。在振捣过程中,要注意全面振捣;在振捣时间上,以混凝土开始泛浆和不冒气泡为准。

3.3.2 混凝土的养护

保温养护是大体积混凝土施工关键环节,不仅要满足强度增长需要且要降低其浇筑块体内外温差值,降低混凝土块体自约束应力,浇筑块体降温速度,充分利用混凝土抗拉强度,提高其块体承受外约束应力时抗裂能力,达到防止或控制温度裂缝目的。一般在浇注完毕后12-18h内开始养护。

4结语

综上,虽然大体积混凝土很容易产生裂缝,但大量科学研究及工程实例表明,只要在设计、施工工艺、材料选择及后期养护过程中充分考虑各种因素影响,完全可避免危害结构裂缝的产生。

参考文献:

[1]叶琳昌,沈义.大体积混凝土施工[M].北京:中国建筑工业出版社,1987.4.

[2]王铁梦.工程结构的裂缝控制[M].北京:冶金建筑研究总院,2000.5.

[3]何晓桐.大体积混凝土裂缝防控综合措施[J].兰州工业高等专科学校学报,2008,15(2).

[4]杨和礼.原材料对基础大体积混凝土裂缝的[D].2004.