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大體積混凝土澆築裂縫原因及預防措施

大體積混凝土澆築裂縫原因及預防措施

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【摘要】:
GB50496-2009《大體積混凝土施工規範》對大體積混凝土進行了定義:混凝土結構物實體最小尺寸不小於lm的大體量混凝土,或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土。

 

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GB50496-2009《大體積混凝土施工規範》對大體積混凝土進行了定義:混凝土結構物實體最小尺寸不小於lm的大體量混凝土,或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土。

1 混凝土配合比原材料

1.1水泥

水泥宜采用中、低熱矽酸鹽水泥或低熱礦渣矽酸鹽水泥,水泥的3d和7d水化熱應符合GB200-2003《中熱矽酸鹽水泥低熱矽酸鹽水泥低熱礦渣矽酸鹽水泥》規定。當采用矽酸鹽水泥或普通矽酸鹽水泥時,應摻加礦物摻合料,膠凝材料的3d7d水化熱不宜大於240kJ/kg270kJ/kg。水化熱試驗方法應按現行GB/T 12959《水泥水化熱測定方法》執行。

1.2礦粉

礦粉宜選用S105或S95礦粉。摻加礦粉不僅可以提高混凝土和易性、抗滲性,還可以降低混凝土早期水化熱。而且礦粉具有自身水化硬化特點,在加水拌合後自行水化硬化並具有強度。當有矽酸鹽水泥激發時,其活性可以得到更好的發揮,有利於降低成本。

摻礦粉的混凝土配合比與未摻礦粉的同混凝土配合比相比,前期強度有所降低,但後期28d及以後的強度可與未摻礦粉的同混凝土配合比持平並持續增長。低溫對其強度增長不利,溫度越低強度增長越緩慢,可適當降低其摻量。

1.3粉煤灰

粉煤灰宜選用I級或n級粉煤灰。摻加粉煤灰具有改善混凝土性能、提高工程質量、延長混凝土結構物使用壽命,以及節約資源、保護環境等優點。

摻粉煤灰的混凝土配合比與未摻粉煤灰的同混凝土配合比相比可降低單位用水量,可以在不改變膠凝材料總量的前提下降低水膠比以及降低水化熱、降低成本。但粉煤灰本身不具有水化硬化特點,隻有在水泥作用下才能具有強度。前期強度低,後期強度有所增長。低溫對其強度增長不利。

1.4細骨料

細骨料宜采用中砂,其細度模數宜大於2.3,含泥量不應大於3.0%。嚴禁使用海砂。

1.5粗骨料

粗骨料宜選用粒徑5~31.5mm的連續級配,含泥量不應大於1.0%。應選用非堿活性的粗骨料。當采用非泵送施工時,粗骨料的粒徑可適當增大。

1.6外加劑

宜采用緩凝型減水劑,加入相應成分降低水泥初期水化熱或延緩水化放熱,能明顯改善混凝土的和易性和工作性能。

1.7其他規定

水膠比不宜大於0.55,用水量不宜大於175kg/m3。在保證混凝土性能要求的前提下,宜提高每立方米混凝土中的粗骨料用量,砂率宜為38%~42%。在保證混凝土性能要求的前提下,應減少膠凝材料中的水泥用量,提高礦物摻合料摻量,礦物摻合料摻量應符合相關規範中的要求。

2 大體積混凝土的施工方法與溫控措施

2.1 生產質量保證措施

不得使用新鮮水泥,以降低原材料溫度。骨料必須進行顆粒級配、含泥量、泥塊含量試驗。開盤前實測骨料含水率,拌合係統稱料準確,保證混凝土攪拌時間,使各原材料攪拌均勻。盡量縮短罐車在現場的等待時間。澆築完成後及時灑水並用保溫材料覆蓋養護。如現場具備條件宜采用蓄水養護。

2.2 大體積混凝土施工方法

澆築方案應根據整體性要求、結構大小、混凝土供應等具體情況而定。

2.2.1跳倉施工法

將超長的混凝土塊體分為若幹小塊體間隔施工,經過短期的應力釋放,再將若幹小塊體連成整體,依靠混凝土抗拉強度抵抗下一段的溫度收縮應力的施工方法。跳倉施工法有“抗”與“放”2個方麵。跳倉間隔710d,通過跳倉間隔釋放混凝土前期大部分溫度變形及幹燥收縮變形引起的約束應力。初凝後多次細致的壓光抹平,消除混凝土塑性階段的塑性收縮而產生的開裂。在不增加膠凝材料的基礎上,盡量提高混凝土的強度,主要從控製原材料性能、優化配合比入手。例如,在規範允許的範圍內摻加礦粉或粉煤灰,以此減少用水量,降低水膠比;多次論證減水劑的摻量,以保證混凝土的強度和工作性能;控製骨料的顆粒級配、含泥量和泥塊含量等。

2.2.2全麵分層

在整個澆築段內全麵分層澆築混凝土,必須做到第1層全麵澆築完畢後澆築第2層時,第1層澆築的混凝土還未初凝,如此逐層進行,直至澆築完成。澆築第2層時,振搗棒務必要插入第1層,使層與層間形成整體。這種方法適用於結構的平麵尺寸不太大,施工時從短邊開始,沿長邊進行較適宜。必要時亦可分為兩段,從中間向兩端或從兩端向中間同時進行。

2.2.3分段分層

適宜於厚度不太大而麵積或長度較大的結構。混凝土從底層開始澆築,進行一定距離後回來澆築第2層,如此依次向前澆築其他各分層。

2.2.4斜麵分層。

適用於結構的長度超過厚度的3倍。振搗工作應從澆築層的下端開始,逐漸上移,以保證混凝土施工質量。

2.3 大體積混凝土的溫控措施

2.3.1 溫控指標規定

混凝土澆築體在入模溫度基礎上的溫升值不宜大於50℃;混凝土澆築體的裏表溫差(不含混凝土收縮的當量溫度)不宜大於251℃;混凝土澆築體的降溫速率不宜大於2.0/d

2.3.2 溫控措施

除上述配合比原材料的控製方法外,還有幾點需要注意:澆築混凝土前用深井水衝洗碎石讓其冷卻;采用深井水作為拌合用水;在罐車、地泵管等輸送工具表麵包裹吸水材料並不斷灑水降溫。

2.3.3 混凝土測溫

1)可采用溫度檢測儀器,但一般多采用預埋測溫管和溫度計配套測溫的方法。混凝土澆築厚度均勻時,測位間距為1015m,變截麵部位可增加測位數量。根據混凝土厚度,每個測位布置35個測點,分別位於混凝土的表層、中心、底層及中上、中下部位。混凝土表層溫度測點宜布置在距混凝土表麵50mm處;底層的溫度測點宜布置在混凝土澆築體底麵以上50100mm處。

實例,某酒店配套商業樓基礎筏板整體長152.8m,寬58m35m,平麵布置呈梯形,厚度為500mm600mm800mm,混凝土強度等級為C40,抗滲等級P6

預埋測溫管時與鋼筋綁紮牢固,以免位移或損壞。配備專職測溫人員,對測溫人員要進行培訓和技術交底。測溫人員要認真負責,按時按孔測溫,不得遺漏或弄虛作假。測溫記錄要填寫清楚、整潔,換班時要進行交底。根據每次測溫記錄判斷混凝土內溫差、混凝土表麵與塑料膜內溫差,如不超過25℃,表示保溫正常;如超過25℃,說明保溫措施不滿足要求,應采取再加蓋一層塑料膜予以保溫。當混凝土內與混凝土麵溫差、混凝土麵與室外溫差均小於25℃,且降溫趨於穩定後,停止測溫。

2)當出現下列情況之一時,宜采用水冷卻方式控製大體積混凝土溫度:經計算或實測混凝土試樣的中心溫度大於80℃;混凝土的厚度大於2500mm、強度等於大於C50,且混凝土入模溫度大於30℃;其他需要控製混凝土的中心溫度時。

混凝土澆築完成後,對混凝土表麵進行灑水養護,並鋪設保溫層。一般保溫層由塑料薄膜和草簾組成,如有條件宜采用蓄水養護。在四周築起臨時性的小堤,蓄水養護,水的高度維持在40~60mm,蒸發後及時補充。

3 裂縫成因

1)溫度裂縫。混凝土結構在硬化期間水泥釋放出大量水化熱,聚集在內部的熱量不容易散發出來,內部溫度不斷上升,而表麵散熱較快,致使表麵和內部溫差較大,出現裂縫。

2)收縮裂縫。混凝土逐漸散熱和硬化過程引起收縮,會產生較大的收縮應力。如果產生的收縮應力超過當時的極限抗拉強度,就會出現收縮裂縫。

3)幹燥收縮。混凝土硬化後,在幹燥的環境下,內部水分不斷散發,致使產生收縮變形,引起裂縫。

4)塑性收縮。在混凝土初凝之前,由於水化反應導致水分急劇蒸發,蒸發的水分不能及時得到補充,引起失水收縮產生裂縫。出現裂縫後,混凝土內部水分加快蒸發,裂縫繼續擴大。

5)碳化收縮。主要原因為振搗不密實、骨料下沉、浮漿過多、覆蓋不及時等。混凝土的水泥用量和用水量越高,混凝土的收縮就越大。

4 結束語

大體積混凝土從配合比原材料到施工的每一個環節都可能會出現問題,因此,嚴把每個環節的質量關是保證大體積混凝土施工質量的重點。