大体积混凝土裂缝的成因及预防措施分析

发表时间:2021/3/19   来源:《建筑实践》2020年11月32期   作者:朱一波
[导读] 作为现代建筑项目使用最为普遍的原料之一,混凝土的使用质量关系
        朱一波
        江苏兴阳建工集团有限公司
        摘要:作为现代建筑项目使用最为普遍的原料之一,混凝土的使用质量关系到整个项目的最终品质。裂缝是目前混凝土施工期间最为常见的问题,一方面增加了项目的施工隐患,另一方面也不利于建筑外观美观性。故此次就其裂缝的主要成因展开讨论,并针对性地给出有效防范措施,以期对同行业者有所借鉴和帮助。
        关键词:混凝土;裂缝;防范措施;
引言
        随着我国建筑行业发展越来越快,对于大体积混凝土的使用需求也越来越高[1]。相对于常规混凝土形式,大体积的混凝土往往截面规格比较高,常被运用于一些关键的施工项目中[2]。而反观大体积混凝土的施工设计参量,大多就施工强度给出了明确规定,但未有就裂缝的管控等方面进行明确,而这无疑不利于大体积混凝土的施工质量保证[3]。故有必要就大体积混凝土裂缝等问题展开讨论[4]。
1.大体积混凝土裂缝类型
        第一,收缩缝形式,混凝土收缩导致的裂缝。导致收缩的主要原因包括混凝土所选择的用水量以及水泥量等不合理,两者的使用量越大,则混凝土收缩情况越为明显。此外,不同的水泥品类,干缩以及收缩等也存在一定的差异;第二,温差裂缝,混凝土的内部和外部温度差值较高的情况下就会导致该类型的裂缝。主要运用为水泥水化热导致的其内部以及表层的温度过大。尤其对于大体积的混凝土,经常会出现该类型的裂缝问题。因为混凝土的体积比较高,故而集聚于内部的水泥水化热并不会散发,其内部的温度随即攀升,但表层的散热又比较快,故而抗拉能力进一步下降,如若温差导致的表面抗拉应力高于混凝土极限抗拉强度,则会于其表层出现裂缝;第三,原料裂缝,其典型的表现为龟裂,本质因素为水泥安定性不达标以及骨料内的含泥量过大等导致的。
2.大体积混凝土裂缝成因分析
2.1温度原因
        实际连续浇筑以及硬化期间,水泥会同时伴随着出现大量的水化热。对于大体积的混凝土结构断面较高,导热性不理想,热阻也比较大,热量会全部的集聚在内部,无法得到释放。但是其表层的散热又会比较快,故而会于混凝土的内部和外部之间建立起较高的温差。其内外温差、环境温度变化等多方面要素使得温度出现不均匀变化以及不一样的温度应力等情况。当实际拉应力高于混凝土抗拉强度的情况下,则会于其表面出现各种裂缝,由此对整个结构的抗渗性、耐用性以及承载性等造成一定的影响。此外,当混凝土遭遇寒流侵袭时,其表层的温度随即下降,由此出现收缩,表层的收缩的混凝土受制于内部约束影响,由此,会出现加高的拉应力,继而导致裂缝问题。此类裂缝往往只是位于混凝土的表层较浅区域。除此之外,浇筑温度对于裂缝的产生也有一定的管理影响,也会诱发出现表层裂缝以及贯穿缝等问题,均是混凝土施工期间需要考量的重要问题。
2.2养护原因
        养护问题和混凝土裂缝产生之间也存在着一定的关联性。合规的养护情况下,混凝土硬化正常,并不会出现各种裂缝问题。但往往适用于试块以及工厂预制件等场合,现场使用期间,往往并不具备这些条件基础。通常而言,混凝土的内外部支架的温度变化不大,变化趋势也比较缓慢,但其表层的温度可能变化较高以及出现剧烈变化等问题,典型的包括养护不合理、一会儿干、一会儿湿,表层干缩形变导致内部混凝土约束,久而久之引发各种裂缝出现。
2.3过负荷原因
        实际施工过程中如若存在结构受荷等情况,也会导致各种裂缝问题。典型的早期受到震动、构件大量堆积以及运输和吊装期间垫块以及吊点等位置的选择不合理,施工期间过负荷等均会导致裂缝问题产生。


3.防范措施分析   
        实际工程项目施工期间,对于大体积混凝土等裂缝问题,主要从温度管控以及提升混凝土的极限抗拉强度两方面着手。
3.1完善冷却和保温措施
        浇筑前期为了规避原料过热,浇筑之后需要完善保温措施,尽可能降低温度应力等问题。就降温冷却方面而言,实施保温和缓慢降温等方式,降低混凝土表层的温度急剧扩散,尽可能地拉长整个散热的周期,从而规避过大的温差问题导致表面裂缝以及贯穿缝等问题。对于工民建项目往往不建议使用埋设冷却水管的方式。
3.2提升混凝土的抗拉限制
        慢慢降温可以较好地发挥出混凝土的应力松弛效应,提升整个的抗拉特性,需要尽量地保证各个阶段的混凝土抗拉强度等均高于温度应力值,此外,需要确保其安全性。此为规避裂缝的有效办法。严格把控砂石以及含泥量,选择合理的混凝土级配,适度地引入外加剂,降低用水量,以此来提升整个的混凝土强度。适度的温湿度管控可以有效改善收缩问题,切实发挥出水泥的水化热效果,提高混凝土强度。对于大体积混凝土防裂方面,有效管控浇筑温度以及养护温度尤为必要。
3.3选择适宜的原料
        合适的原料往往更有助于吸纳对大体积混凝土裂缝的管控。第一,水泥的选择,内部混凝土需要考量其具备一定的抗裂特性,同时,在低热以及高强度方面也需要具备一定的优势。故而,通常选择低热矿渣水泥,中热砼酸盐水泥等并加入一定量的粉煤灰。为对于外部混入则需要于抗裂性方面、抗冻融方面以及耐腐蚀和强度等方面均有一定的优势,故而通常选择标号较大的中热砼酸盐水泥形式。此外,在掺合料的选择上,适度地掺入一定的混合材料可以显著地减少混凝土的绝热温升,大大提增混凝土的抗裂表现,现阶段主要选择粉煤灰进行掺加。最后,缓凝剂的使用,于混凝土内部加入一定量的缓凝剂,可以较好地延缓水泥等的水化问题,降低水化热的释放速度。
3.4施工期间温度管控
        有效完善混凝土的保温以及保湿养护作业,慢慢降温,切实实现徐变的特质,减少温度应力影响。在夏季,需要规避太阳直射。冬季,则需要完善保温措施,避免出现温度的骤然变化。其次,实施长期的养护管理,规定合理的拆模周期,延长降温周期以及速度,切实实现其应力松弛效应。另外,提高测温以及温度监测和管控,落实情报数据化作业,有效感控混凝土内部的温差于包分之三十以内,屋面温差同基层的温差不高于二十摄氏度,及时地调整保温和完善养护方案,保证混凝土温度以及湿度等不会过高,有效避免裂缝等的出现。最后,合理设置施工环节,保持混凝土稳步上升,避免过大高差,及时进行土壤的回填作业,不必结构侧面等长时间暴露。
3.5完善养护管理
        完成混凝土的浇筑作业之后,必要的养护十分关键。首先,保温养护办法,需要保证混凝土浇筑体内外部温差和降温速率等均达到有关指标诉求;其次,需要结合温度应力对保温措施进行管控,但不应低于十五天,保温覆盖层的去除需要逐层地分布拆除;最后,于保温期间,需要确保混凝土表面的湿润性。对于大体积的混凝土,更需要关注并降低其内外部的温差,从而减少混凝土块体的自约束应力等问题,提高整个混凝土的承载力。另外,养护期间,还需要完善必要的湿度和防风措施,为混凝土建立较好的养护环境。
4.结束语
        包括大体积混凝土等在现代建筑施工中的应用越来越普遍。但与此同时,混凝土裂缝问题越来越多。如若长期放任不管,很有可能导致难以预料的后果。故实际对大体积混凝土施工期间需要考量多方面要素,尤其是导致混凝土裂缝的原因分析。从而结合具体的项目施工环境和条件等完善保障措施,尽可能地避免混凝土裂缝问题的出现,提高整个项目的施工品质。
参考文献
[1]罗志超. 船闸大体积混凝土裂缝的控制与预防研究[J]. 大科技, 2013(6):142-143.
[2]唐宏斌, 姜春华. 株洲船闸大体积砼裂缝控制方法的研究与实践[J]. 水运工程, 2007, 000(008):93-94.
[3]束荣. 船闸大体积混凝土裂缝控制施工技术措施[J]. 中国水运, 2019(4):23-24.
[4]涂伟成, 刘松, 张明雷. 船闸大体积混凝土温度及裂缝控制技术[J]. 水运工程, 2015(12):44-45.
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