中建八局第二建设有限公司 山东济南 250000
摘要:大体积混凝土产生裂缝的原因主要是由混凝土温缩变化而造成的,采取相应的措施能够有效的控制混凝土出现裂缝,但这在混凝土结构施工中却一直是一个重大难题。在混凝土的固化过程中会产生一定的水化热,造成收缩变化,最终使大体积混凝土出现裂缝,影响整体质量。本文对大体积混凝土裂缝的产生原因进行了分析和研究,希望能为日后工程中的混凝土裂缝控制提供一些借鉴意义。
关键词:大体积混凝土;裂缝;预防控制
引言
大体积混凝土结构开裂一直是工程界所密切关注的课题。其裂缝大多又是在早期产生的,开裂后,其性能与原状混凝土性能相差很大,尤其是对于耐久性(渗透性)的影响更大,而混凝土渗透反过来又会加速和促使混凝土的进一步恶化,严重影响结构的长期安全和耐久运行。因此,探讨裂缝产生的原因和防止裂缝的出现就显得格外重要。本文主要从大体积混凝土对原材料的相关要求、温度的控制和在具体的施工中的注意事项这三个主要的方面进行阐述与分析,并对其经常出现的问题提出合理化的建议与举措。
1.大体积混凝土裂缝的产生原因
大体积混凝土产生裂缝原因很多,主要包括配合比设计不合理引起裂缝、温度裂缝和收缩裂缝等。
(1)配合比设计不合理引起裂缝:对于大体积混凝土而言,除了体积厚实,用量巨大等特点以外,更多是由于混凝土水化热极易造成温度收缩裂缝。由于混凝土是由水泥、砂子和石子按照一定的拌合比例进行组合,属于浆体和骨料两种不同结构的粘合。不同原料之间由于性能、规格不同,必然存在着间隙,这也是混凝土结构产生裂缝的另一原因。
(2)温度裂缝产生的主要原因:混凝土的导热性较差,浇筑初期,混凝土的弹性模量和强度都很低,对于水化热急剧温升引起的变形约束不大,温度应力也就较小。随着混凝土龄期的逐渐增长,弹性模量和强度相应的提高,对混凝土降温收缩变形的约束愈来愈强,即产生很大的温度应力,当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时,便开始产生温度裂缝。这时如果没有采取特殊措施降低、放松或取消约束或根本无法消除约束,易发生深进,直至贯穿的温度裂缝。
(3)收缩裂缝:混凝土的拌合水中,只有约20%的水分是水泥水化所需要的,其余80%都是要被蒸发掉的。混凝土中水泥水化过程中要产生体积变形,多数是收缩变形,只有少数为膨胀变形,这主要取决于所采用的胶凝材料的性质。混凝土中多余水的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种干燥收缩变形不受约束条件的影响,若存在约束,就会产生收缩应力,引起混凝土裂缝以及还有产生收缩原因是振捣不密实,沉实不足或出现泌水现象,混凝土浇筑后且表面覆盖不及时,受风吹日晒,表面水份散失快,产生干缩,混凝土早期强度低,不能抵抗这种变形而导致开裂。
混凝土的干燥收缩机理较复杂,其主要原因是混凝土内部空隙水随着蒸发变化时引起的毛细管引力所导致。这种干燥收缩在很大程度上是可自行恢复的,如果处于水饱和状态,混凝土还可以恢复达到原有的体积。除上述干燥收缩外,混凝土还产生碳化收缩。
2.大体积混凝土裂缝的预防措施
大体积混凝土水化放热较大,不仅要从施工材料、浇筑温度、外界温差上进行控制,还要从结构设计、施工方式、后期养护及监测等方面进行把控。
(1)合理选材,优化配比:大体积混凝土会因为水化反应而产生一定的裂缝,这就需要合理选择水泥品种,可以选用低水化热的通用硅酸盐水泥,并尽可能减少水泥用量,从而有效控制混凝土内部温度,同时在骨料选择应使用高配级、优质、大粒径、骨料级配合理的施工材料,从而降低混凝土的干缩性,避免出现水化热问题,达到控制裂缝的良好效果。还可以在混凝土中增加一定量的减水剂和抗裂纤维,如此可以在提高大体积混凝土密实度的基础上,从而保证整个混凝土工程的质量。
(2)优化施工工艺,提高密实度:在进行浇筑之前,应用水浸透模板,可以促使混凝土吸收水分,降低外部混凝土塑性收缩形成表面裂缝。
在对大体积混凝土进行浇筑时,应确保在下层混凝土初凝之前完成上层混凝土的浇筑。对于浇筑后的混凝土进行二次振捣,提高构件整体密实度,排除出现在粗骨料与钢筋之间产生的气泡,提高钢筋与混凝土之间的摩擦力。大体积混凝土构件结构较大,为保证结构粗、细骨料分布均匀,结构整体性好,不出现应力不均等情况,需优化浇筑措施。经常采用的浇筑方法为整体分层或推移式连续浇筑等。
(3)定期监测:由于温度是引起大体积混凝土裂缝产生的关键因素。因此,为控制大体积混凝土裂缝,应时刻关注混凝土的温度动态情况。
结合室外温度变化,提前对后期工作进行安排,根据外界温度时刻采取应对措施,缩小前后温度差异。在施工中定期对振捣后位于上表面以下80-100mm位置监测水泥水化热温度,要求每天不低于6次。监测后及时采取措施进行结构内部降温。
在养护过程中也要按时对浇筑块体内外温差、周边湿度、降温速率等进行记录,按照浇筑前期每3小时监测一次,后期每6小时监测一次。第一时间掌握结构动态变化,为进行温控对策提供切实合理的理论依据。
(5)做好混凝土的养护工作:在大体积混凝土完成浇筑工作之后,要对其进行持续性的养护处理。施工单位可以对混凝土表面覆盖塑料膜及棉被等进行保温、保湿处理,防止混凝土的表面出现脱水现象。同时,要保证混凝土的表面温度符合规定和要求,延缓表面温度冷却的时间,并控制好混凝土内部和外部的温度差。通常情况下,施工单位经常使用的养护措施包括:保温保湿处理、保温养护、蓄水法和添加养护剂涂层等,大体积混凝土施工最常使用的是保温保湿养护,这种方法可以有效降低混凝土的内外部温度差,从而保持混凝土的良好性能和质量。
结术语
影响混凝土裂缝的因素很多并且很复杂,大体积混凝土裂缝问题,合理控制选材和配比,科学地进行浇筑和温差监测,并借助后浇带提高大体积混凝土的工程质量,做好混凝土的养护处理,所以我们要进行理论和实践上的进一步探讨,虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论,但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一,同时在实践中的应用效果也是比较好的,具体施工中要靠我们多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结,结合多种预防处理措施,从而保证建筑质量。
参考文献
[1]戴彬.医疗建筑大体积防辐射混凝土裂缝控制研究.华北理工大学,2018
[2]李江银.大体积混凝土开裂的起因及防裂措施[J].建筑知识:学术刊,2010(2):79-80.