大體積砼施工裂縫原因和控制措施探討

1前言

對于砼的裂縫控翻與防止，和設(shè)計(jì)施工砼拌和站密切配合，只要設(shè)計(jì)增加構(gòu)造措施，堅(jiān)持小規(guī)格小間距配筋，避免應(yīng)力集中，施工時(shí)在澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)做好，拌和站從配合比、用水量、骨料、水泥等方面入手進(jìn)行控制，砼的裂縫在一定程度上得到避免。控制砼澆筑塊體因水泥水化熱引起的升溫、砼澆筑塊體的里外溫差及降溫速度，防止砼出現(xiàn)溫度裂縫是施工技術(shù)的關(guān)鍵問題。

2 產(chǎn)生裂縫的主要原因

2．1水泥水化熱

水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚．表面系數(shù)相對較小．所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部的水化熱無法及時(shí)散發(fā)出去，以至于越積越高．使內(nèi)外溫差增大。單位時(shí)問混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以自然散熱．實(shí)際上內(nèi)部的最高溫度．多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3～5天

2．2外界氣溫變化

大體積混凝土在施工階段．外界氣溫的變化對防止大體積砼裂縫產(chǎn)生起著很大的影響。砼內(nèi)部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成 澆筑溫度與外界氣溫有著直接關(guān)系．外界氣溫愈高，砼的澆注溫度也就會(huì)愈高。

2．3 砼的收縮

砼在空氣中硬結(jié)時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱為砼收縮。砼在不受外力的情況下的這種自發(fā)變形，受到外部約束時(shí)，將在砼中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使得砼開裂。引起砼的裂縫主要有塑f生收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結(jié)硬過程中產(chǎn)生的體積變化．后期主要是砼內(nèi)部自由水分蒸發(fā)而引起的干縮變形。

3大體積砼施工裂縫的控制

3．1嚴(yán)格控制砼的組成材料

1．水泥品種的選擇。應(yīng)根據(jù)大體積砼的特點(diǎn)，既要注意水泥的水化熱，又要注意水泥的收縮作用，選用低水化熱、低收縮的水泥，如抗硫酸鹽水泥、粉煤灰水泥、礦渣水泥，而不要采用早強(qiáng)型水泥。

2．摻入粉煤灰。摻入粉煤灰主要有以下作用：① 由于粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物，其中二氧化硅含量40％～60％，三氧化二鋁含量17％～35％，這些硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應(yīng)，是其活性的來源，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹：② 由于粉煤灰顆粒較細(xì)，能夠參)JH-次反應(yīng)的界面相應(yīng)增加，在混凝土中分散更加均勻：③ 同時(shí)，粉煤灰的火山灰反應(yīng)進(jìn)一步改善了混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，使混凝土中總的孔隙率降低，孔結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的細(xì)化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相應(yīng)收縮值也減少。

3．加入外加劑。加入減水劑、緩凝劑、引氣劑等外加劑后能減小混凝土收縮開裂的機(jī)會(huì)，

4．粗細(xì)骨料的選擇。配制大體積砼，應(yīng)選用細(xì)度模數(shù)在2．7～3．1之間的含泥量最低的中粗砂，砂率最佳值為0．33，以合理粗細(xì)骨料的比例，砂率過高意味著細(xì)骨料多，粗骨料少，增加了收縮，對抗裂不利。碎石應(yīng)采用連續(xù)級配、良好粒級的彈性模量低的骨料。其次是砂石的吸水率應(yīng)盡可能小一些，以利于降低收縮。

5．砼的配合比設(shè)計(jì)。應(yīng)根據(jù)施工單位的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，優(yōu)化合理地選擇砼的強(qiáng)度和強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差。結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際要求，合理利用砼的后期強(qiáng)度，如60天、90天或更長時(shí)間的強(qiáng)度。

4 合理的施工工藝方法

4．1混凝土的拌制

砼的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，這是砼容易開裂的內(nèi)在因素。普通砼極限拉伸離散性很大，因此在施工中必須創(chuàng)造條件，確保砼均勻密實(shí)。砼坍落度各車不要有大的差異，澆筑基礎(chǔ)時(shí)坍落度可控制在lO0-140mm，坍落度大時(shí)會(huì)使表面鋼筋下部產(chǎn)生水分，或表層鋼筋上部的砼產(chǎn)生細(xì)小裂縫。為防止這種裂縫，在砼初凝前和砼預(yù)沉后采取二次抹面壓實(shí)措施。砼澆灌時(shí)，攪拌車在卸料前，要求高速運(yùn)轉(zhuǎn)一分鐘，確保進(jìn)入泵車受料斗的砼質(zhì)量均勻。

4.2 混凝土澆注、拆模常用方法有以下幾種：

(1)全面分層。即在第一層全面澆筑全部澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時(shí)應(yīng)使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止。采用這種方案，適用于結(jié)構(gòu)平面尺寸一般不宜太大，施工時(shí)從短邊開始，沿長邊推進(jìn)比較合適。必要時(shí)可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時(shí)進(jìn)行澆筑。

(2)分段分層。混凝土澆筑時(shí)，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數(shù)較多，所以澆筑到頂后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段依次分層澆筑。這種方案適用于單位時(shí)間內(nèi)要求供應(yīng)的混凝土較少，結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長度較大的工程。

(3)斜面分層。要求斜面的坡度不大于1／3，適用于結(jié)構(gòu)的長度超過厚度3倍的情況。混凝土從澆筑層下端開始，逐漸上移。

(4)做好表面隔熱保護(hù)大體積混凝土的溫度裂縫，主要是由內(nèi)外溫差過大引起的。混凝土澆注后，由于內(nèi)部較表面散熱快，會(huì)形成內(nèi)外溫差，表面收縮受內(nèi)部約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，但是這種拉應(yīng)力通常很小，不至于超過混凝土的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫。但是如果此時(shí)受到冷空氣的襲擊，或者過分通風(fēng)散熱，使表面溫度降溫過大就很容易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，所以在混凝土在拆模后，特別是低溫季節(jié)，在拆模后立即采取表面保護(hù)。防止表面降溫過大，引起裂縫。另外，當(dāng)日平均氣溫在2～3d內(nèi)連續(xù)下降不小于6～8℃ 時(shí)，28d齡期內(nèi)混凝土表面必須進(jìn)行表面保護(hù)。

(5)在施工過程中正確規(guī)定拆模時(shí)間對防止裂縫的開展關(guān)系較大，早期因水泥水化熱使砼內(nèi)部濕度很高，如過早拆模，砼表面溫度較低，形成很陡的溫度梯度，產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，這對于早期強(qiáng)度低，極限拉伸小的砼處于不利的溫度條件下，就極易形成裂縫。因此大體積砼除要求強(qiáng)度外，還必須防止內(nèi)外溫差太大而引起裂縫。混凝土在實(shí)際溫度養(yǎng)護(hù)的條件下，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75％以上，混凝土中心與表面最低溫度控制在25～C以內(nèi)，預(yù)計(jì)拆模后混凝土表面溫降不超過9℃ 以上允許拆模。

5 加強(qiáng)砼的養(yǎng)護(hù)

在盡量減小砼內(nèi)部溫升的前提下，大體積砼的養(yǎng)護(hù)是一項(xiàng)關(guān)鍵工作，必須切實(shí)做好。養(yǎng)護(hù)主要是保持適宜的溫度和濕度條件，保溫的目的有兩個(gè)，一是減小砼表砸的熱擴(kuò)散，減小砼表面的溫度梯度，防止產(chǎn)生表面裂縫：二是延長散熱時(shí)間，充分發(fā)揮砼強(qiáng)度的潛力和材料松馳特性，使平均總溫差對砼產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于砼的抗拉強(qiáng)度，防止產(chǎn)生貫穿性裂縫。潮濕養(yǎng)護(hù)的作用：一是剛澆筑不久的砼，尚處在凝固硬化階段，水化的速度較快，適宜的潮濕條件可防止砼表面脫水而產(chǎn)生干縮裂縫：二是砼在保溫(25— 40\"C)及潮濕條件下可使水泥的水化作用順利進(jìn)行，提高砼的極限拉伸和抗拉強(qiáng)度，使早期抗拉能力增長很快。

6 結(jié)語

為了控制大體積砼溫度裂縫的出現(xiàn)，應(yīng)著重從材料、設(shè)計(jì)、施工等方面采取一系列措施以控制溫升、延緩降溫速率、減小砼收縮等。這些措施不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互制約的，必須結(jié)合實(shí)際全面考慮、合理采用，才能收到應(yīng)有的效果。

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