【摘 要】大体积混凝土工程由于结构截面大,混凝土浇注后,水泥放出大量水化热,混凝土温度升高,而且混凝土导热不良,相对散热较小。因此,混凝土内部水化热积聚不易散发,外部则散热较快,很容易由于温度的不均衡分布产生应力,故而产生温度裂缝。本文详细地介绍了大体积混凝土产生裂缝的机理,并从材料、设计、施工方面提出控制手段,引用具体实例进行论证。
1. 前言
近几年来,全国各地工程规模日趋扩大,结构形式日益复杂,工业与民用建筑中对大体积混凝土需求越来越多。由于其体积大,表面小,水泥水化热释放比较集中,内部温升比较快,当混凝土内外温差较大时,会使混凝土产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用,所以必须从根本上分析它,来保证施工的质量。
2. 裂缝成因分析
大体积混凝土一般是指实体截面最小尺寸大于或等于1m的混凝土构件。它的表面系数比较小,水泥水化热释放比较集中,内部温升比较快。混凝土内外温差较大时,会使混凝土产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用
混凝土裂缝分为以下几种类型:弯距剪力等外力荷载引起的裂缝;干燥收缩引起的裂缝;混凝土自身收缩引起的裂缝;温度裂缝。
大体积混凝土工程,水泥用量多,结构截面大,因此,混凝土浇注后,水泥放出大量水化热,混凝土温度升高。由于混凝土导热不良,体积过大,相对散热较小。因此,混凝土内部水化热积聚不易散发,外部则散热较快,依据热胀冷缩的原理,结构自身约束由伴随温度变化引起的建筑物体积变化产生应力,一但拉伸应力>抗拉强度则混凝土产生裂缝。
故控制大体积混凝土开裂必须从两方面入手。一方面,提高混凝土的抗拉强度,使其足够大,大到各种因素引起的开裂应小于它,另一方面,控制温度应力,使其尽可能小,永远小于混凝土的抗拉强度。
3. 裂缝控制手段
要避免混凝土裂缝的产生需从材料、设计、施工上来进行控制。
3.1 材料控制
(1)水泥:使用水化热较低的水泥以及尽量降低单位水泥用量;水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热,普通混凝土内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初3~7天。
(2)掺合料和外加剂:在混凝土中掺入水泥用量0.25%的减水剂,可同时减少10%的水泥用量,从而降低水化热的产生;在混凝土中掺入粉煤灰,不仅可代替水泥用量,而且可大大改善混凝土的可泵性和工作性,从而降低水化热的产生;在混凝土中掺入膨胀剂,混凝土在硬化过程中产生体积膨胀,可以部分或全部补偿硬化过程 中冷缩和干缩,减免混凝土的开裂。
(3)粗细骨料:在钢筋间距和泵车输送管的允许下,尽量选用粒径大的骨料,一般中、粗砂比使用细砂每平方米混凝土减少用水量20~25Kg左右,水泥相应也减少28~35Kg,从而降低混凝土的干缩,条件允许的情况下,可以采用设计毛石大体积混凝土基础。
(4)石子级配:石子级配对节约水泥及保证具有良好的和易性关系很大, 大体积混凝土宜采用连续级配。
(5)水:水源对大体积混凝土的影响主要是在搅拌温度控制上,大体积混凝土搅拌时必要时采用冰水混合搅拌,以降低混凝土入模温度。
3.2 设计控制
(1)合理的平立面设计:采用合理的平面的立面的设计,避免截面突变,从而减小约束应力;
(2)合理使用钢筋:合理布置分布钢筋,尽量采用小直径,密间距。全截面配筋率不小于0.3%,应在0.3%~0.5%之间。
(3)混凝土的选定:避免采用高强混凝土,尽可能选用中、低强度的混凝土。
(4)设置滑动层:考虑到基础同时受到地基和桩基的约束,在基础的下底面设置滑动层来减小其约束,降低混凝土内部的约束应力。
3.3 施工控制
(1)混凝土的供料:为使混凝土浇筑工作顺利进行,必须根据混凝土方量计算确定泵车台数及搅拌站生产能力,在浇筑前,搅拌站配备足够的原料,特别是水泥的备 [1] [2] [3] [4] [5] 下一页
|