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【摘要】大体积混凝土的质量控制主要在于温度裂缝控制,而裂缝控制又主要在于降低温升和内外温差,因此在施工过程中我们要采取相应有效措施来控制裂缝的产生,减小其对混凝土结构的危害,从而提高混凝土的耐久性,这样才能达到保证结构使用寿命的目的。
【关键词】大体积混凝土温度裂缝质量控制
1概述
现代工程中时常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房及大型设备基础、桥梁承台、重力坝等。它主要的特点就是体积大,一般实体最小尺寸大于或等于1m,结构厚实,工程条件复杂,施工技术要求高,它的表面系数比较小,水泥水化热释放比较集中,内部温升比较快,易使结构物产生温度变形。
2混凝土施工浇筑阶段质量控制
《公路桥涵施工技术规范》中指出:大体积混凝土在浇筑初期水泥产生大量的水化热,内部温度迅速升高,体积膨胀,在凝结后混凝土表面就会出现开裂,而新浇筑的混凝土底部虽然由于受基岩或先期混凝土的约束随即产生压应力,但在混凝土硬化后期冷却收缩时,将产生拉应力,且拉应力将大于升温膨胀产生的压应力值。当拉应力超过混凝土的极限抗拉应力时,也就会在其内部产生裂缝,并可能发展成为贯穿裂缝,对结构造成较大的危害,因此大体积混凝土的施工应进行温度控制,使内部的最高温度及内表温差控制在设计要求以内。
因此,大体积混凝土浇筑阶段质量应从以下几方面控制:
2.1混凝土的拌制、运输。混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工以及尽量降低混凝土入模温度等方面的要求。首先,在混凝土拌和时要降低混凝土的出机温度,可以采用冷却拌和水、预冷骨料等办法;其次,在混凝土运输过程和浇筑进行时,可以采取对混凝土罐车罐身淋水的方式进行外部降温散热,以达到降低混凝土入模温度的目的;其次,大体积混凝土要选择在环境温度较低时浇筑,如果是夏天,最好选择在夜晚温度相对较低时浇筑。
2.2在混凝土内部埋设冷却水管。在混凝土结构中预埋冷却水管,利用管中的循环冷水的流动来带走混凝土内部产生的水化热,来降低水化热引起的温度上升,这是大体积混凝土中最常用而又最有效的降温方式。水管一般采用直径50mm左右、厚度2.5mm左右的薄壁铁管,水管接头及进出口材料采用塑料管或钢管切丝连接。冷却水管管路采用回形布置(平面布置如图1所示),水平管间及层间距为100cm,距离四周边缘为80cm,顶层及底层距边缘为50cm,层间冷却管可相互独立,一遍及时调整各层水循环速度和进水温度。在混凝土浇筑前,冷却水管系统要经过通水试压,仔细检查每一个接头,确保管路不漏水,同时,在钢筋绑扎和混凝土浇筑过程中,注意保护管路不受损坏,确保供水的连续性。
2.3选取合适的浇筑方案。大体积混凝土的浇筑方案应综合考虑到混凝土的水化热、凝结时间、混凝土的搅拌运输能力、钢筋的疏密等因素的影响,其中水化热这个因素要作为重点考虑。浇筑方法以斜面分层浇筑方法为宜,这种方法可以让混凝土的散热面积大、散热快,一般每层50cm左右,根据每层的浇筑速度和方量,计算混凝土的需求量,以保证混凝土上下层的衔接时间都在初凝之前完成。振捣时,振捣棒应垂直插入,并插入到尚未初凝的下层5cm~10cm左右进行振捣,以使分层浇筑的上下层混凝土之间良好的衔接,振捣棒插点间距一般不应超过振捣棒有效作用半径的1.5倍,振捣时应“快插慢拔”,每插点振捣约20~30s,直到混凝土表面泛出外观比较均匀的水泥浆,混凝土不再显著下沉,不再出现气泡为止。同时,在浇筑振捣过程中要随时将面上的浮浆赶走并推送至邻近部位混凝土底层,以减少混凝土表面水泥浆厚度,缓和因水泥浆收缩产生的裂缝。
3混凝土养护阶段的质量控制
大体积混凝土结构中温度和表面温度随龄期变化过程大致如图2所示:
从图中可以看出,从混凝土浇筑开始,混凝土内外温差都一直在上升,在第4、5天左右内外温差最大,第7天时温差仍有10℃左右。因此对养护阶段应做好以下几方面工作:
3.1混凝土开始浇筑时便将冷却水管通水开始冷却循环,并冷却管通水时间要达到14天才能停止。当冷却管不再使用后,要用微膨胀水泥浆向冷却管内注浆,保证管内浆体密实,以确保混凝土的整体结构不受影响。
3.2在混凝土浇筑8小时左右开始测温,测温点采取埋置热电偶的方法在埋设冷却管时布置,布置方式如图1所示,前5天在升温阶段,每2小时测温一次,5天以后每隔4小时测温一次,当内外温差接近25℃时,要及时调整进水的水温,保证内外温差在25℃以内,并保证连续测温14天。
3.3在混凝土浇筑完成后,即用塑料薄膜将顶面覆盖,并加盖土工布,保证表面的水分和表面热量不致散失,使混凝土缓慢散热。在混凝土拆模后,要立即用用塑料薄膜覆盖混凝土所有外露部位,并加盖土工布,在混凝土温度升高阶段不宜在混凝土表面浇水,这样既避免内外温差过大,也保证了混凝土强度上升的养护需要。在测温发现混凝土温度开始下降时,可以对混凝土表面进行浇水养护,如若外界环境温度低于5℃时,不可浇水养护,要继续进行覆盖保温,保证混凝土表面温度和内外温差。
4结语
虽然学术界对大体积混凝土裂缝的原因和计算方法有不同的理论,但在工程实践中,对裂缝产生的原因分析、具体的预防和改善措施意见还是比较统一的,即导致裂缝产生的主要原因是水泥硬化过程中释放大量的水化热所产生的温度应力超过混凝土的极限抗拉强度,所以大体积混凝土的质量控制主要在于温度裂缝控制,而裂缝控制又主要在于降低温升和内外温差,因此我们要采取相应有效措施来控制裂缝的产生,减小其对混凝土结构的危害,从而提高混凝土的耐久性,这样才能达到保证结构使用寿命的目的。
参考文献
1.《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011,中国建筑工业出版社,2011;
2.《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011,人民交通出版社,2011;
3.《防止大体积混凝土施工过程中产生温度裂缝的措施分析》,水利水电技术,2006年第6期;
4.《现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治》,混凝土,2003年第5期;
5.《大体积混凝土温度应力与温度控制》,中国电力出版社,1999;
6.《混凝土常见裂缝的预防与处理》,湖南水利水电,2011年第5期;