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摘要:随着经济建设的快速发展,高层建筑、大跨度桥梁等结构顺势而生,大体积混凝土也被广泛应用。但是,目前关于大体积混凝土施工过程中由于内外温差较大而产生的温度裂缝却不易控制。本文就温度裂缝问题展开了相关探究,希望找到合理的应对措施。
关键词:大体积混凝土;混凝土施工;温度裂缝控制
引言:
当前随着我国城市化水平的不断提高,工程建设项目数量和规模都在增加,如果无法合理控制大体积混凝土因浇筑和硬化过程中产生的温度影响,则在内、外部环境温度和水化热的同步影响下,将导致混凝土体积增加并出现较大裂缝,不但缩短钢筋正常使用的时间,也影响工程的安全感。因此,有必要科学地控制在使用大体积混凝土期间存在的问题,并尽可能地控制混凝土中各种裂缝情况的出现,从而保证混凝土工程的质量。
1大体积混凝土施工中裂缝分类及成因
1.1裂纹类型
在大体积混凝土施工过程中,因施工问题引起的结构裂缝问题更加突出。根据裂纹的发展程度进行区分,可大致分为如下三种类型:
(1)表层裂缝。通常情况下,这种裂缝不会引起很大的结构问题,主要是由于温度因素引起的。表层裂缝不会影响混凝.土结构受力的安全性,但它会影响混凝土结构的外观并给人以不安全感。
(2)深层裂缝。深层裂缝的深度相对较深,这会导致部分结构面被切断,从而给混凝土结构的强度安全造成负面影响,且给混凝土的耐久性带来不良影响。
(3)贯通裂缝。这种裂缝引起的结构问题更加严重,贯通裂缝意味着整个混凝土结构将被完全切割,给结构构件中钢筋和混凝土的协同作用带来严重的负面影响,因此必须采取有效措施来防止贯通裂缝的。
1.2产生裂缝的原因分析
一般而言,大体积混凝土产生裂缝的原因主要是如下几方面:.
1.2.1预拌混凝土大多使用新法(主要为旋窑)烧制成的水泥,尤其为提高混凝土标号,大量使用硅酸盐水泥,使得水泥水化热高且集中。由于大体积混凝土导热性较差,在浇筑初期的- -至三天时间内释放热量不到总热量的一半,其余热量将积累在大体积混凝土内。因此在混凝土浇筑初期,混凝土中积累了大量的热量,这就导致混凝土水化热越来越多,混凝土中的温度迅速上升。混凝土中心温度过高,产生了温度应力,而混凝土周围温度相对较低。由此形成的应力差便会产生裂缝。由以上分析可知,防止大体积混凝土内外温差过大是有效控制裂缝的重要方式。
1.2.2大体积混凝土内外湿度的差异也容易导致开裂。由于混凝土表面湿度容易受到外部环境因素的影响,尤其是在高温或者大风天气环境下,其表层湿度会大大降低。而混凝土内部混合料具有一-定的保水作用,故内部水分较多,湿度变化相对稳定。于是在没有表层覆盖物的情况,一旦缺乏必要的养护措施,混凝土表层就是受到内部约束而发生干缩变形并出现裂缝。
1.2.3混凝土在硬化过程中因外层温度降低引起的收缩,与混凝土内层温度升高之间的差异所引发的裂缝也占到很大比重。详细的原因在于,由于细骨料水化物体积比水泥水化反应的体积小,这就导致混凝土出现收缩的情况。虽然这种收缩情形不会显著改变水分,尤其与干燥收缩相比几乎可以忽略不计。混凝土处于塑性状态时,其内部泌水往往急剧下降,这种情况下由于水分缺乏,很难及时补充水分,一旦遇到高温或大风天气,混凝土会出现塑性收缩,出现明显的收缩裂缝。因此,在大体积混凝土的施工浇筑过程中,合理控制温度对于减少裂缝的产生具有重要意义。
2大体积混凝土施工中的温度裂缝控制措施
2.1混凝土配合比材料的调整
为预防裂缝产生,让大体积混凝土施工取得更好效果,施工单位应注重调整混合料配合比设计,减少水泥用量,适当掺入添加剂和减水剂。
2.1.1水泥
大体积混凝土施工中,采取相应措施,降低由于水化热引发的混凝土内部温度上升,这是裂缝防控的关键。试验研究结果表明,合理控制混凝土水泥用量,有利于预防裂缝产生。因此,在满足大体积混凝土设计强度的前提下,应尽可能减少水泥用量,降低混凝土内部温度,防止裂缝产生。还要减少混合料的碱含量,碱含量要小于水泥用量的0.6%。避免碱含量过高而导致碱骨料反应,防止混凝土不均匀膨胀,最终达到预防裂缝产生的目的。
2.1.2添加剂
配合比设计时掺入粉煤灰,延长混凝土初凝时间,降低早期强度,延缓水化热释放热量过程,降低混凝土内部温度上升速度。添加矿粉代替水泥,降低因水泥水化热导致的混凝土内部温度上升。掺入矿粉能让水泥颗粒更分散,让水泥水化反应更彻底,释放更多水泥浆体润滑骨料[1]。该工程大体积混凝土配合比设计中,通过掺入粉煤灰和矿粉,充分发挥二者的作用,增强混凝土综合性能。
2.1.3减水剂
掺入减水剂能改善混凝土密实度,增强耐久性,延缓水泥硬化。因此在混凝土配合比设计阶段,要根据需要适量掺入减水剂,以延缓释放热量的时间,预防裂缝产生。
2.2加强浇筑温度和入模温度控制
浇筑温度是指大体积混凝土浇筑时,周围环境的温度。入模温度是指混凝土出料仓后,运输至浇筑现场,进行浇筑时的温度。如果是在夏季施工,要将浇筑和入模温度控制在35℃以内。可搭设凉棚,或使用风冷法来降温,或选择早晨或下午施工,避免在正午浇筑大体积混凝土[2]。如果冬季施工,要将浇筑和入模温度控制在5℃以上。如果温度过低,可采用加热法或设置蒸汽管的方式加以控制,以保障施工温度满足要求,预防裂缝产生。
2.3降低骨料温度,拌和时加入水或冰块
骨料存储不宜堆积过高,可搭设料仓或凉棚防止阳光直射,避免砂石料温度升高。还可以在骨料适当洒水,以降低骨料温度。
2.4合理降低混凝土制备的水泥用量
在混凝土配制过程中,根据标准和规范合理控制水泥的添加量,根据混凝土所需水泥的相关参数,将粉煤灰适当地添加到水泥中[3]。这样一来不仅可以保证达到制备混凝土所需的水泥量,也可以在一-定程度上减少水化热的产生,降低混凝土温度应力。
2.5对大体积混凝土进行冷却处理
必须加强混凝土浇筑后期的冷却处理也是控制大体积混凝土裂缝的重要措施'。通过使用循环冷却水,将混凝土内部温度降低,同时加强混凝土外部的保温保湿措施,如在外层覆盖薄膜,以减慢表面温度的降低,将混凝土内外温差控制在20-25C。与此同时,钢筋施工方面也要注意,后浇钢筋不得断开连接[4]。如果有加密钢筋,应一次性施工完毕,严格按照施工规范的要求绑扎钢筋,以防止钢筋在支撑模板、浇筑混凝土过程中发生偏差,从而给整体结构安全带来不利影响。
2.6注重大体积混凝土温度监测
布置测温点,能获取混凝土最高温度、外表温度、温度差及降温速率等。因此需在温度变化较大和易冷却部位设置测温点。一般在距混凝土外表面3~5cm处设测温点,获取外表面温度。
结束语:
总之,从大体积混凝土产生裂缝的原因出发,讨论裂缝形成的详细原因和背后的机理,找到大体积混凝土温度裂缝的控制要点。建议在施工过程中,应对混凝土浇筑过程提前采取质量控制措施,同时结合施工后对混凝土的温度和湿度控制措施,以尽量避免裂缝的产生。
参考文献:
[1]邰俊凯.大体积混凝土施工温度裂缝控制研究及进展[J].四川水泥,2019(06):6.
[2]吴建水.浅议大体积混凝土施工中温度控制措施[J].四川水泥,2019(02):283.
[3]王泽成.大体积混凝土施工温度裂缝形成原因和控制策略[J].住宅与房地产,2018(30):195.
[4]胡凤龙.超长大体积混凝土施工中的裂缝控制措施[J].现代物业(中旬刊),2018(07):213.