大體混凝土裂縫預(yù)防措施

2011-08-25 00:00

  混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)和使用過(guò)程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫,這是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象。只有采取精心設(shè)計(jì)混凝土配合比、增配構(gòu)造筋提高抗裂性能、在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁,提高該部位的配筋率,提高混凝土的極限拉伸等措施,才能杜絕危險(xiǎn)的發(fā)生。此外最關(guān)鍵的就在于采取措施控制水泥水化熱引起的溫度變化,這樣才能解決大體積混凝土裂縫的質(zhì)量問(wèn)題。

  一、引言

  混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)脆性材料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問(wèn)題,硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫,正是由于這些初始缺陷的存在才使混凝土呈現(xiàn)出一些非均質(zhì)的特性。微裂縫通常是一種無(wú)害裂縫,對(duì)混凝土的承重、防滲及其他一些使用功能不產(chǎn)生危害。但是在混凝土受到荷載、溫差等作用之后,微裂縫就會(huì)不斷的擴(kuò)展和連通,最終形成我們?nèi)庋劭梢?jiàn)的宏觀裂縫,也就是混凝土工程中常說(shuō)的裂縫。

  二、大體積混凝土的裂縫

  混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)和使用過(guò)程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫,這是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象。大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫更普遍。因而?;炷两Y(jié)構(gòu)的裂縫是建筑工程長(zhǎng)期困擾的一個(gè)技術(shù)難題,一直未能很好地解決。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的調(diào)查資料,工程實(shí)踐中結(jié)構(gòu)物的裂縫原因,屬于由變形變化(溫度、濕度、地基變形)引起的約占80%以上,屬于荷載引起的約占20%左右。在大體積混凝土工程施工中,由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化,從而導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫。因此,控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度,防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫(包括混凝土收縮)是其施工技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題。我國(guó)的工程技術(shù)人員科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),以防為主,采用了溫控施工技術(shù),在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、混凝土材料的選擇、配合比設(shè)計(jì)、拌制、運(yùn)輸、澆筑、保溫養(yǎng)護(hù)及施工過(guò)程中混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力的監(jiān)測(cè)等環(huán)節(jié),采取了一系列的技術(shù)措施,成功地完成了我國(guó)許多鋼鐵企業(yè)和工業(yè)民用建筑、高層建筑的大體積混凝土工程的施工,取得豐富的施工經(jīng)驗(yàn)。

  三、大體積混凝土裂縫的可能原因

  大體積混凝土墩臺(tái)身或基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的。各類裂縫產(chǎn)生的主要影響因素有幾種::一是結(jié)構(gòu)型裂縫,是由外荷載引起的,包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計(jì)算中的主要應(yīng)力以及其他的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫,是由非受力變形變化引起的,主要是由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的。

 ?。ㄒ唬┦湛s裂縫?;炷恋氖湛s引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量,用水量和水泥用量越高,混凝土的收縮就越大。選用水泥品種的不同,干縮、收縮的量也不同。

  混凝土逐漸散熱和硬化過(guò)程引起的收縮,會(huì)產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力。如果產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過(guò)當(dāng)時(shí)的混凝土極限抗拉強(qiáng)度,就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。在大體積混凝土里,即使水灰比并不低,自身收縮量值也不大,但是它與溫度收縮疊加到一起,就要使應(yīng)力增大,所以在水工大壩施工時(shí)早就將自身收縮作為一項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定和考慮

 ?。ǘ夭盍芽p?;炷羶?nèi)外部溫差過(guò)大會(huì)產(chǎn)生裂縫。主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過(guò)大。特別是大體積混凝土更易發(fā)生此類裂縫。

  大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般要求一次性整體澆筑。澆筑后,水泥因水化引起水化熱,由于混凝土體積大,聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā),混凝土內(nèi)部溫度將顯著升高,而其表面則散熱較快,形成了較大的溫度差,使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。此時(shí),混凝齡期短,抗拉強(qiáng)度很低。當(dāng)溫差產(chǎn)生的表面抗拉應(yīng)力超過(guò)混凝土極限抗拉強(qiáng)度,則會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

 ?。ㄈ┌捕ㄐ粤芽p。安定性裂縫表現(xiàn)為龜裂,主要是因水泥安定性不合格而引起的。

  四、裂縫的防治措施

  (一)設(shè)計(jì)措施

  1.精心設(shè)計(jì)混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的情況下,應(yīng)盡可能地降低混凝土的單位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水膠比)二摻(摻高效減水劑和高性能引氣劑)一高(高粉煤灰摻量)”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,生產(chǎn)出高強(qiáng)、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。  2.增配構(gòu)造筋提高抗裂性能。配筋應(yīng)采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應(yīng)在0.3-0.5%之間。

  3.避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中,在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。

  4.在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁,提高該部位的配筋率,提高混凝土的極限拉伸。

  5.在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮施工時(shí)的氣候特征,合理設(shè)置后澆縫,保留時(shí)間一般不小于60天。如不能預(yù)測(cè)施工時(shí)的具體條件,也可臨時(shí)根據(jù)具體情況作設(shè)計(jì)變更。

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  1.嚴(yán)格控制混凝土原材料質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),選用低水化熱水泥,粗細(xì)骨料的含泥量應(yīng)盡量減少(1-1.5%以下)。 優(yōu)選混凝土各種原材料。在條件許可情況下,應(yīng)優(yōu)先選用收縮性小的或具有微膨脹性的水泥。骨料在大體積混凝土中所占比例一般為混凝土絕對(duì)體積的80%-83%,應(yīng)選擇線膨脹系數(shù)小、巖石彈模較低、表面清潔無(wú)弱包裹層、級(jí)配良好的骨料。砂除滿足骨料規(guī)范要求外,應(yīng)適當(dāng)放寬石粉或細(xì)粉含量,砂子中石粉比例一般在15%-18%之間為宜。粉煤灰只要細(xì)度與水泥顆粒相當(dāng),燒失量小,含硫量和含堿量低,需水量比小,均可摻用在混凝土中使用。高效減水劑和引氣劑復(fù)合使用對(duì)減少大體積混凝土單位用水量和膠凝材料用量,改善新拌混凝土的工作度,提高硬化混凝土的力學(xué)、熱學(xué)、變形、耐久性等性能起著極為重要的作用,也是混凝土向高性能化發(fā)展不可或缺的重要組分。

  2.細(xì)致分析混凝土集料的配比,控制混凝土的水灰比,減少混凝土的坍落度,合理?yè)郊铀芑瘎┖蜏p少劑。

  3.采用綜合措施,控制混凝土初始溫度。

  4.根據(jù)工程特點(diǎn),充分利用混凝土后期強(qiáng)度,可以減少用水量,減少水化熱和收縮。

  5.加強(qiáng)混凝土的澆灌振搗,提高密實(shí)度。

  6.混凝土盡可能晚拆模,拆模后混凝土表面溫度不應(yīng)下降15℃以上。

  7.采用兩次振搗技術(shù),改善混凝土強(qiáng)度,提高抗裂性。

  8.根據(jù)具體工程特點(diǎn),采用UEA補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)。

  9.對(duì)于高強(qiáng)混凝土,應(yīng)盡量使用中熱微膨脹水泥,摻超細(xì)礦粉和膨脹劑,使用高效減水劑。通過(guò)試驗(yàn)摻入粉煤灰,摻量15%-50%。

  五、結(jié)語(yǔ)

  綜上可以看到,混凝土的裂縫的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力,影響建筑物的使用功能,而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力大體積混凝土的裂縫是可以控制的,其關(guān)鍵就在于采取措施控制水泥水化熱引起的溫度變化,這樣才能解決大體積混凝土裂縫的質(zhì)量問(wèn)題。

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