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摘要:随着经济的不断发展,我国基础设施建设也在逐渐进步,在现代的建筑工程中,混凝土裂缝问题十分普遍,尤其在大体积混凝土建筑中表现的更加明显。大体积混凝土裂缝不仅会导致工程渗水、腐蚀等情况,长期渗水会引起钢筋生锈腐蚀。长此以往,会影响建筑物的耐久性,严重会引发安全问题。基于此背景,本文对导致大体积混凝土施工裂缝因素进行分析,并提出预防建议,以促进我国建筑行业的发展。
关键词:大体积混凝土;施工裂缝;温差控制
前言:混凝土的构造并不复杂,一般情况下,是使用砂子、石子、水泥和水组成,随着时间的推移以及空气湿度和天气温度不断变化,混凝土也会逐渐硬化,硬化过程中会产生一定量的变形,因为每一种材料的变形指数都不一定,相互约束的同时产生初始应力,就是拉应力或者是剪应力,导致骨料与水泥的粘结面出现裂缝,在温差的干预之下,会出现扩展的情况。混凝土裂缝是一种常见的工程问题,其发生的原因可能与原材料的选择和施工质量不好有关,再加上温差的影响,导致混凝土出现干裂情况。
一、大体积混凝土出现施工裂缝的原因
1.1水泥水化过程热量过多
在使用水泥制作混凝土时,水泥水化过程中会产生大量热量,混凝土的内部温度会不断升高。在使用混凝土浇灌的时候,其内部温度还不是最高的。一般情况下,混凝土浇筑后,三天内内部释放的热量是总热量的二分之一,并且该热量的释放时间较长,在三到五天左右。如果此时出现暴雨天气或者天气降温,混凝土内部温度会比混凝土外部的温度高,形成温度差,导致混凝土出现温度应力,混凝土便会出现裂缝。混凝土裂缝不仅与温度有关系,同时与混凝土的体积大小也有关系,当体积越大的时候,内部温度会更高,温度应力也会越大,同时,体积膨胀的速度更快,当温度应力不能完全约束在混凝土内外约束力以内时,也会导致混凝土出现裂缝。因此根据此项分析,要减少混凝土出现缝隙,可以从控制混凝土内外温度差入手。
1.2混凝土内外约束条件的影响
混凝土最先产生压应力的地方是建筑物的中心位置,因为水泥水化产生的热量会集中在混凝土的内部,中心温度最高,所以中心部位出现的膨胀状态会比其他部位更加严重,中心位置所产生的压应力也最大。当混凝土本身抗拉强度和钢筋的约束力不能抵抗拉应力时,大体积混凝土的表面也会出现裂缝。混凝土的弹性模量是比较小的,因此在混凝土初期温度上升的时候,混凝土徐变和抗拉应力松弛度也比较大。徐变过程会影响混凝土构件的受力性能,严重的话会直接影响构件的预应力。若此时再不能控制温度,拉应力会超过混凝土的抗拉强度,混凝土也会出现裂缝。
1.3外部温度变化的影响
导致混凝土出现裂缝的原因除了上文陈述的之外,温度也会对其产生影响。温度不仅仅指外部环境的温度,还包括混凝土内部的温度。笔者查阅资料后发现,大体积混凝土内部温度并不是一种温度,而是由三种温度叠加所产生的,分别是水泥水化热产生的温度、浇筑温度以及混凝土散热温度。其中外界温度对浇筑温度的影响最大。
外界温度升高时,浇筑温度也会升高,外部温度下降时,浇筑温度也会下降,从而导致混凝土内部与外部产生温度差,温差较大时,则会产生混凝土裂缝。
二、大体积混凝土施工裂缝的控制建议
2.1合理选择原材料,优化混凝土配合比
在进行大体积混凝土配合比设计时,最好选择热量不高的水泥品种,常见的中低温水泥是矿渣硅酸盐水泥,笔者经过文献查阅与自身经验总结后得知,该水泥的水化热程度要明显低于一般水泥,也就是说,使用该水泥进行混凝土制作,可以有效降低混凝土内部温度。为保证混凝土的和易性,需要在配置混凝土的时候添加外掺剂,这样也可以降低水泥水化时产生的温度。选用骨料时,要选用粗骨料,选择质量较好的小石子。在细骨料的选择上,应该首选粗砂。以优化原材料和优化配合比的方式提升混凝土的抗裂性能,除此之外,也能提升混凝土的拉伸变形功能。从而降低因为温度导致的大体积混凝土出现裂缝的概率,确保整个建筑物的浇筑质量。
2.2合理控制制作过程的温度
入模温度也会影响混凝土的质量,对该方面进行控制,可以减少混凝土出现裂缝的概率。控制入模温度主要从以下两个方面入手:一方面是控制原材料的初始湿度,主要方法是在施工过程中加入冷水拌制,同时选择在外界气温比较低的时候进行混凝土浇筑。这样可以有效避免因原材料相互作用产生的热量,从而达到降低温度的目的。另一方面是最高温度控制,在混凝土内部埋放水管,混凝土浇筑的时候,在水管内部灌满循环流动冷水,利用冷水的流动性带走混凝土内部聚集的热量,降低浇灌层水化热的温度。
2.3采用分层、分段式交错浇筑
大体积混凝土的浇筑方案均不一样,制定浇筑方案主要是根据结构物的大小以及钢筋的疏密等情况决定的。采用分层式、分面式浇筑,可以改善因为温度导致的混凝土裂缝的问题。其工作步骤是在第一层浇筑完毕以后,再开始浇筑第二层,以此逐层浇筑,直到浇筑完成。这种施工方案不适合小型建筑物,适合较大的工程,浇筑的时候可以从结构物的短边开始,沿着长边推进。另一种方式是分段分层浇筑,在浇筑混凝土的时候,可以分为两段或者多段进行浇筑,从中间朝着两端或者两端向中间同时推进。该浇筑方案适合结构物不大,但是长度比较长的大体积混凝土工程。
总结
大体积混凝土出现裂缝问题在建筑施工过程中并不少见,但并不是没有解决办法。本文根据裂缝问题的原因,对其中存在的问题提出了优化策略。除了以上策略之外,还可以根据优化施工工艺,根据大体积混凝土结构物的尺寸选择合适的浇筑工艺,并合理选择合适的时间,保证大体积混凝土结构能够一次性完成浇筑。以上方法都可以有效减少大体积混凝土出现裂缝问题,但是因为笔者专业知识有限,本文研究不够完善,笔者将在以后的工作中,对此领域继续进行研究,以提升大体积混凝土建筑物质量。
参考文献:
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