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摘要:水利工程施工中大体积混凝土较为常见,大体积混凝土施工时普遍存在裂缝问题。本文通过分析大体积混凝土裂缝的成因,选择以温度裂缝为对象,阐述控制温度裂缝问题的措施。
关键词:大体积混凝土;温度裂缝;控制措施
引言
混凝土的优点虽然较多,但是在施工过程中会出现不同形式、不同程度的裂缝。构筑物的坍塌破坏都从裂缝开始的,破坏的初始阶段是裂缝的扩展。裂缝引起渗漏,降低构筑物的耐久性,如脱落面层、锈蚀钢筋、加剧混凝土冻融循环等。
1大体积混凝土施工原则
1.1保湿性原则
应用大体积混凝土施工技术需要重视三方面:a.在混凝土凝固过程中,会有较多热量在水泥水化的情况下散发出来,而混凝土外部与内部会因大体积混凝土较为厚实的特点产生温差,为了解决这个问题,要做好混凝土浇筑速度的控制工作。b.必须要重视材料的选择,严格谨慎地挑选材料,其中最关键的是水泥主材的选择。c.控温手段会因不同的构建模板产生差异,所以要尽可能与实际情况相结合选择构建模板。
1.2材料配比合理性原则
在进行房屋建筑施工时要做好材料配比的计算工作,适配次数要尽可能增加,确保混凝土能够合理配比。尤其要重视水泥的合理配比,因为水泥水化会散发较多热量,选择一个比较合适范围的水灰比,使混凝土散热尽可能减少,还可以减少混凝土开裂。
2大体积混凝土温度裂缝成因分析
2.1环境因素
进行混凝土温度裂缝控制中的一个重要因素就是入模温度控制,温度升高的基础就是入模温度,混凝土内部的温度与入模温度成正比,因此,要有效的控制入模温度。对入模温度进行控制,要从搅拌站开始,使原材料的温度降低能够使入模温度得到减少。在温度比较高的时候对大体积混凝土进行浇筑,重要的就是对原材料的温度进行控制,以使入模的温度降低。通常,国外在控制入模温度方面比较严格,一些工程为了使入模温度降低,采用冰水对混凝土进行拌制的方法,而国内还不具有相应的条件,采取的方法为减少原材料的温度。
2.2配合比的设计因素
水泥的用量影响到温度裂缝,为了使水泥的用量能够减少,可以在使用中、低水化热水泥的基础上,并对一些矿渣粉及粉煤灰进行掺加,对温度裂缝进行较好的控制。如果一些地区没有掺加矿渣粉的条件,一般采取单掺配制的技术,但是这一技术使用的水泥比较多,会增加混凝土的温升。近些年来,我国的许多地区都具备了进行双掺的技术条件,对矿渣粉及粉煤灰都进行掺加,能够有效减小大体积混凝土浇筑的温升。减水剂在混凝土的配合比中起着重要作用,选择的外加剂起着关键的作用,要控制好配合比,选择合适的外加剂。
2.3结构后期强度选择
在使施工的结构强度需求得到满足的基础上,基础大体积混凝土,以及高强度等级的混凝土的结构构件,可以采用龄期较长的混凝土强度,以对掺和的矿物量的量进行控制,减少水泥的用量,从而实现混凝土的水化温升降低,并对裂缝进行有效的控制。在混凝土施工技术不断发展的情形下,国外为了使混凝土使用的水泥量能够减少,而对具有较高强度的柱、墙混凝土采取混凝土后期强度。对于后期强度的龄期,国内采用的一般为60d或者90d,国外一般采取的是56d。
3大体积混凝土温度裂缝控制
3.1大体积混凝土施工要点
3.1.1控制混凝土温升
(1)选用水化热较低的水泥降低水化热,降低混凝土温升。
(2)采用连续级配粗骨料配制混凝土,可降低耗水量和水泥用量,具有较高的抗压强度。粗集料以5~40mm砾石为主,细集料应采用粗砂。
(3)在混凝土中加入复合外加剂和粉煤灰,降低了混凝土的耗水量和水泥用量,进一步降低了混凝土的水化热,降低了混凝土的收缩率,提高了混凝土的性能。
(4)合理控制浇筑温度,建议最高浇筑混凝土温度控制在40℃以下。
3.1.2降低混凝土降温速率
(1)保温、保湿法。混凝土浇筑后,给予合理的保温养护和保湿养护很重要,可以使混凝土的水化热降温速率延缓,以免混凝土表面温度与中心温度相差大于规范要求。
(2)降温法。在混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低混凝土内部最高温度,称为降温法。冷却水与混凝土温度的差值不宜大于22℃,来防止冷却过程中,冷却水与周围混凝土温差过大产生拉应力。
3.1.3减少混凝土收缩值,提高极限拉伸
(1)配合比。采用集料泵送混凝土,在满足可泵性的前提下,尽量降低砂率。砂率宜为38~45%。坍落度在满足泵送性的条件下尽量选用小值,以减少收缩变形,拌合物到浇筑工作面的坍落度宜为(160±20)mm。
(2)施工混凝土。混凝土浇筑必须连续施工操作,以保证无施工冷缝、自然浇筑层的混凝土浇筑,每层混凝土控制在60cm左右的浇筑厚度。采用二次振动施工技术,减小混凝土收缩,对大面积板进行敲击振动,去除表面浮子,进行二次擦拭。
3.1.4设计和施工措施
设计合理的高程和平面设计,避免界面突变,从而降低约束应力。避免使用高强混凝土,尽量选用低强度混凝土(C20,C25,C30,c35)。为了减小混凝土结构自约束的影响,应在底板外设置大约束的滑动层。准8@200mm双向钢筋网可在混凝土表面加装,以提高混凝土的抗裂性能。
3.1.5温度实时监测
为了了解大体积混凝土水化热引起的不同深度温度场的变化规律,随时对混凝土内部温度进行监测。将温度传感器嵌入混凝土的不同部位,对施工过程进行跟踪和监控。
3.2温度裂缝控制的方法
3.2.1材料控制方法
导致产生大体积混凝土温度裂缝的因素有多种,要对产生裂缝的具体原因进行分析,然后以此为依据采取相应的措施对裂缝进行控制。首先,要考虑材料方法的因素,通过以上的分可知,温度应力过大是导致大多数温度裂缝的原因,为水泥水化热是导致温度应力的因素,因此,在材料控制方面的具体措施主要有以下几点:①选用水泥时要具有合理性,选用中(低)水化热的水泥,以使混凝土的温度峰值降低;②将一些混合材料添加在混凝土中,保证添加的合理,以使水泥使用的量能够减少,使混凝土的绝热温升能够降低;③将缓凝剂或者高效减水剂加入到混凝土材料中,使在对混凝土进行拌合使能够减少用水量,也使水泥的用量能够减少;四是选择的骨料要具有较好的质量。
3.2.2水管冷却法
由于使用大量水泥,在水泥水化时会汇集大量热量,从而大幅度增加混凝土内部的温度,而混凝土不能够进行导热,降温也比较慢,因此,为了能够保证工程进度,在控制大体积混凝土温度时经常采用冷却水管
法,也就是将一些水管提前埋在混凝土中,水管需是网状,然后管中会有冷水循环流动,可以对此进行利用使混凝土内部的稳定降低。
3.2.3跳仓施工技术
我国的裂缝控制专家王铁梦教授在抗与放原则的基础上提出了跳仓法,即对大体积混凝土的施工面进行划分,然后进行分层浇筑,分块施工。将温度应力释放较短的时间,然后将若干个小块连起来,形成一个整体,以增强混凝土自身的抗拉强度,从而对下一个阶段产生的混凝土温度应力进行抵抗。近些年,在大体积混凝土结构中,一般在地下室底板等对跳仓法应用的比较广泛。
4结语
总之,大体积混凝土温度裂缝的产生主要由于温度应力的作用,在控制温度裂缝时,需要进行全面考虑,包括环境、配合比的设计以及结构后期选择的强度等,选择合适的温度裂缝控制方法,比如材料控制方法、水管冷却法、跳仓施工技术、循环蓄水控制法以及设置永久的变形缝,等,依据实际的情况选择合适的技术,推动大体积混凝土温度裂缝控制技术的应用。
参考文献:
[1]张燕锋.大体积混凝土施工温度裂缝控制研究及进展[J].四川水泥,2018(06):289.
[2]张春霞.论水利工程大体积混凝土温度裂缝控制技术的运用[J].建材与装饰,2018(25):292.
[3]齐亚丽.大体积混凝土温度裂缝控制研究[D].吉林建筑大学,2018.