大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)

王增強(qiáng) 周源

(山西四建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)

(山西四建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

介紹了大體積混凝土的特征，通過(guò)分析大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生形式及原因，從優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)、控制混凝土溫度、改善構(gòu)造設(shè)計(jì)等方面，闡述了控制大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要技術(shù)措施，從而保證大體積混凝土的施工質(zhì)量。

大體積混凝土，裂縫，配合比，水化熱

0 引言

現(xiàn)階段，中國(guó)經(jīng)濟(jì)一直發(fā)展迅速，固定資產(chǎn)投資穩(wěn)步提高，核電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)性的城市住房建設(shè)數(shù)量很大，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城市商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的大量需求，應(yīng)用大體積混凝土的工程日益增加。

大體積混凝土在澆筑過(guò)程中水化熱[1]，或者混凝土在澆筑完成后凝結(jié)過(guò)程中收縮產(chǎn)生的局部應(yīng)力使得構(gòu)件開(kāi)裂的狀況尤為明顯。

1 概述

1.1 大體積混凝土特征

大體積混凝土有下列特征：1)混凝土基礎(chǔ)的外形尺寸不小于1 m;2)混凝土的溫度和收縮裂縫等因素會(huì)導(dǎo)致整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)[2]存在不安全隱患。所以，大體積混凝土施工[3]中需特別注意其裂縫產(chǎn)生的原因及防止其出現(xiàn)的措施，這樣才能使得混凝土結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)要求。

1.2 大體積混凝土產(chǎn)生裂縫形式及主要原因

大體積混凝土裂縫主要分為兩類：第一種是結(jié)構(gòu)性裂縫[4]，一般通過(guò)外部荷載傳遞的直接應(yīng)力而產(chǎn)生；第二種是非結(jié)構(gòu)性裂縫，即混凝土硬化過(guò)程中水化熱、約束條件、外界氣溫變化等因素而產(chǎn)生。

混凝土裂縫[5]主要有3種：表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。

其中對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的最常見(jiàn)因素是溫度作用。混凝土澆筑完成后，結(jié)構(gòu)內(nèi)部與外部由于混凝土基體的水化熱[6]作用而存在溫差，差值越大，其產(chǎn)生的應(yīng)力越大。由于大體積混凝土自身體量大，其內(nèi)部水化熱產(chǎn)生的熱量不易散出，據(jù)統(tǒng)計(jì)將達(dá)到55 ℃～60 ℃，而且將長(zhǎng)時(shí)間存在，所以如何控制溫度是一個(gè)很重要的問(wèn)題。另外在混凝土凝結(jié)過(guò)程中，表面水分將會(huì)不均勻蒸發(fā)，造成混凝土表面結(jié)構(gòu)體積不均勻收縮，是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的另一個(gè)重要因素。

2 控制大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要技術(shù)措施

2.1 控制混凝土溫升措施

優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)。

1)水泥。

選用合理的混凝土骨料將增加混凝土的和易性[7]等特性，在混凝土水化熱過(guò)程中使熱量均勻散發(fā)，而且在泵送過(guò)程中方便操作，從過(guò)程中就控制了混凝土裂縫的產(chǎn)生。

水泥的用量在混凝土基礎(chǔ)升溫中也起著決定性作用。試驗(yàn)表明，對(duì)于每立方米的大體積混凝土水泥用量，每增減10 kg水泥，水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升降1 ℃。所以，為控制混凝土溫升，降低溫度應(yīng)力，減少產(chǎn)生溫度裂縫的可能性，在設(shè)計(jì)允許情況下，盡可能采用60 d或90 d替代28 d作為混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度，這樣可使水泥用量減少，混凝土的水化熱溫升也相應(yīng)減少。

2)粗細(xì)骨料及其他摻合料。

自然連續(xù)級(jí)配的粗骨料可使大體積混凝土用較少的用水量和水泥用量，獲得良好的和易性、較高的抗壓強(qiáng)度[8]。

在混凝土基材中，加入粉煤灰等材料使得混凝土同時(shí)具有混凝土自身及加入新材料基體的性質(zhì)，可以明顯改善混凝土的粘塑性、可泵性，同時(shí)降低混凝土的水化熱。

3)外加劑。

在混凝土中摻入減水劑、緩凝劑、膨脹劑等外加劑[9]，不僅能使混凝土和易性有明顯的改善，同時(shí)又減少水和水泥用量，從而降低了水化熱。

4)摻加石塊。

如果大體積混凝土基礎(chǔ)中鋼筋量少時(shí)，可以摻加一些大石塊來(lái)減少混凝土的方量，從而降低混凝土的水化熱。大石塊的含量不超過(guò)混凝土用量的20%(質(zhì)量)。

2.2 混凝土溫度控制措施

1)混凝土入模溫度。

混凝土的入模溫度[10]將在很大程度上決定了在其后期發(fā)展的最終溫度。控制混凝土的出機(jī)溫度和運(yùn)輸過(guò)程中的保溫措施顯得極為重要。

為了降低大體積混凝土的出機(jī)溫度，首先要控制原材料溫度。其次降低石子、水、砂的溫度。夏季氣溫較高時(shí)，采取遮陽(yáng)、向骨料噴射冷水等措施，降低砂石溫度。同時(shí)，在夏季混凝土運(yùn)輸過(guò)程中，也需對(duì)混凝土罐車采取保溫遮陽(yáng)措施。

2)合理分段施工。

施工過(guò)程中合理分段施工，采用跳倉(cāng)施工法澆筑綜合技術(shù)措施，在不設(shè)縫情況下利用“抗放兼施、先放后抗、以抗為主”的原理，把整個(gè)施工區(qū)域分為若干小部分，澆筑混凝土?xí)r隔一部分澆筑一部分，待之前澆筑混凝土凝固后再澆筑剩余部分，以此減少裂縫產(chǎn)生。

3)混凝土測(cè)溫、養(yǎng)護(hù)。

控制混凝土裂縫不僅在于配合比設(shè)計(jì)、施工環(huán)節(jié)，還應(yīng)包括養(yǎng)護(hù)和溫度監(jiān)測(cè)。在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土中心溫度、表面溫度及環(huán)境溫度，采取必要的循環(huán)水降溫措施，就可以從根源上杜絕溫度及收縮裂縫的產(chǎn)生。

2.3 改善約束條件及構(gòu)造設(shè)計(jì)

1)合理配筋、避免應(yīng)力集中。

在設(shè)計(jì)構(gòu)造方面應(yīng)重視合理配筋對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的作用。

當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)截面尺寸較大時(shí)，可采取增配構(gòu)造鋼筋作為溫度鋼筋，有效地提高混凝土抗裂性能。同時(shí)在孔洞四周增配斜向鋼筋、鋼筋網(wǎng)片或在截面突變處增配抗裂鋼筋，以此減少應(yīng)力集中避免由于溫度變化造成混凝土的收縮裂縫。

2)設(shè)置后澆帶進(jìn)行應(yīng)力緩沖。

在柱、墻、梁、板等部位設(shè)置施工縫，澆筑混凝土后，將使之可以自由收縮，降低了收縮應(yīng)力，減少了大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生。

3)改善約束條件，降低溫度應(yīng)力。

邊界存在約束也會(huì)使混凝土產(chǎn)生溫度應(yīng)力。如果混凝土基礎(chǔ)水平墊層為約束強(qiáng)的巖石、較厚的混凝土墊層時(shí)，可設(shè)置滑動(dòng)層減少溫度應(yīng)力。在高低跨的基礎(chǔ)底板下，可采用聚苯乙烯板作為隔離層來(lái)緩沖基礎(chǔ)收縮時(shí)的側(cè)向壓力。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因、機(jī)理進(jìn)行分析，從混凝土基材、配合比設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)等方面采取一定的針對(duì)性措施，使大體積混凝土的裂縫可控于合理范圍內(nèi)。

[1] 楊東宇.淺析建筑工程大體積混凝土的澆筑施工管理[J].黑龍江科技信息，2017(10)：22-23.

[2] 柴 晶.房屋建筑的大體積混凝土施工技術(shù)的探討[J].黑龍江科技信息，2017(10)：31-32.

[3] 周忠紳.高層建筑承臺(tái)大體積混凝土的施工技術(shù)探析[J].黑龍江科技信息,2017(10)：52-54.

[4] 黃艷枝,田 甜,紀(jì)曉龍,等.大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中的技術(shù)剖析[J].住宅與房地產(chǎn),2017(9)：33.

[5] 陳 虎.大體積混凝土施工質(zhì)量的影響因素及控制對(duì)策[J].低碳世界,2017(9)：121-123.

[6] 陳 康.高強(qiáng)度大體積混凝土材料特性研究[J].民營(yíng)科技,2017(3)：27-29.

[7] 楊 昊.高層建筑承臺(tái)大體積混凝土的施工技術(shù)探析[J].民營(yíng)科技,2017(3)：69-72.

[8] 張 力.高層建筑大體積混凝土施工技術(shù)及質(zhì)量控制[J].建材與裝飾,2017(4)：37-39.

[9] 周 維,徐 倩,馬亞航.大體積混凝土施工技術(shù)在房屋建筑中的應(yīng)用分析[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2017(5):222-223.

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Crack control technology for mass concrete structure

Wang Zengqiang Zhou Yuanyan

(ShanxiSijianGroupCo.，Ltd，Taiyuan030006,China)

This paper introduced the characteristics of mass concrete, through the analysis on production form and reasons of mass concrete cracks, from the optimization of mix ratio design, control of concrete temperature, improvement of structure design and other aspects, elaborated the main technical measures of mass concrete cracks, so as to ensure the construction quality of mass concrete.

mass concrete, crack, mix ratio, hydration heat

1009-6825(2017)21-0076-02

2017-05-18

王增強(qiáng)(1980- )，男，工程師; 周源(1987- )，男，碩士，助理工程師

TU528

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