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2010-02-21 08:33 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
隨著(zhù)建筑施工技術(shù)飛速發(fā)展,現代建筑中經(jīng)常涉及到大體積混凝土施工,如高層樓房基礎、大型設備基礎、水利大壩等,其主要特點(diǎn)是體積大,表面小,水泥水化熱釋放較集中,內部溫升較快。當混凝土內外溫差較大時(shí),會(huì )產(chǎn)生溫度裂縫,影響結構安全和正常使用,所以必須從根本上加以分析,來(lái)保證施工的質(zhì)量。
大體積混凝土內出現的裂縫按深度的不同,分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫3種。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫,最終形成貫穿裂縫。它切斷了結構的斷面,可能破壞結構的整體性和穩定性,其危害性較嚴重。而深層裂縫部分地切斷了結構斷面,也有一定危害性。表面裂縫一般危害性較小,但也影響外觀(guān)質(zhì)量。出現裂縫并不是絕對地影響結構安全,它有一個(gè)最大允許值。處于室內正常環(huán)境的一般構件最大裂縫寬度≤0.3毫米;處于露天或室內高濕度環(huán)境的構件最大裂縫寬度≤0.2毫米。對于地下或半地下結構,混凝土的裂縫主要影響其防水性能。一般當裂縫寬度在0.1~0.2毫米時(shí),雖然早期有輕微滲水,但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,裂縫可以自愈。如超過(guò)0.2~0.3毫米,則滲漏水量將隨著(zhù)裂縫寬度的增加而迅速加大。所以,在地下工程中應盡量避免超過(guò)0.3毫米貫穿全斷面的裂縫。如出現這種裂縫,將大大影響結構的使用,必須進(jìn)行化學(xué)灌漿加固處理。
大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫,一方面是混凝土內部因素:由內外溫差而產(chǎn)生的;另一方面是混凝土的外部因素:結構的外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束,阻止混凝土收縮變形,混凝土抗壓強度較大,但抗拉能力卻很小,所以溫度應力一旦超過(guò)混凝土能承受的抗拉強度時(shí),即會(huì )出現裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值內,一般不會(huì )影響結構的強度,但卻對結構的耐久性有所影響,因此必須予以重視和加以控制。而產(chǎn)生裂縫的主要原因有水泥水化熱、外界氣溫變化和混凝土的收縮等造成。
如何控制這幾方面對結構耐久性的影響呢?
一、大體積混凝土的配合比設計
1.水泥的選用:應盡量選用水化熱低、凝結時(shí)間長(cháng)的水泥,優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。
2.粗細骨料:粗骨料宜采用連續級配,細骨料宜采用中砂。大體積混凝土在保證混凝土強度及坍落度要求的前提下,應提高摻合料及骨料的含量,以降低單方混凝土的水泥用量。
3.減水劑:為滿(mǎn)足和易性和減緩水泥早期水化熱發(fā)熱量的要求,宜在混凝土中摻入適量的緩凝型減水劑。除加入減水劑外,有些混凝土還要根據需要加入其他外加劑,如引氣劑、膨脹劑、泵送劑等。
4.除以上3點(diǎn)外,還要適當降低原材料的溫度。
二、大體積混凝土的澆筑與振搗
澆筑方案,除應滿(mǎn)足每一處混凝土在初凝前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實(shí)完畢外,還應考慮結構大小、鋼筋疏密、預埋管道和地腳螺栓的留設、混凝土供應情況以及水化熱等因素的影響,常采用的方法有以下幾種:
1.全面分層。即在第一層全面澆筑完畢后,再回頭澆筑第二層,此時(shí)應使第一層混凝土還未初凝,如此逐層連續澆筑,直至完工為止。這種方案適用于結構平面尺寸不太大,施工時(shí)從短邊開(kāi)始,沿長(cháng)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;炷翝仓䲡r(shí),先從底層開(kāi)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)間內要求供應的混凝土較少,結構物厚度不太大而面積或長(cháng)度較大的工程。
3.斜面分層。要求斜面坡度不大于1/3,適用于結構長(cháng)度大大超過(guò)厚度3倍的情況;炷翉臐仓䦟酉露碎_(kāi)始,逐漸上移;炷恋恼駬v也要適應斜面分層澆筑工藝,一般在每個(gè)斜面層的上、下各布置一道振動(dòng)器。上面的一道布置在混凝土卸料處,保證上部混凝土的搗實(shí)。下面一道振動(dòng)器布置在近坡腳處,確保下部混凝土密實(shí)。隨著(zhù)混凝土澆筑的向前推進(jìn),震動(dòng)器也相應跟上。
三、混凝土的溫控措施
1.水化熱溫升控制措施
混凝土升溫時(shí)間較短,根據工程實(shí)踐,一般在澆筑后的二至三天內,混凝土彈性模量低、基本處于塑性與彈塑性狀態(tài),約束應力很低。當水化熱溫升至峰值后,水化熱能耗盡,繼續散熱引起溫度下降,隨著(zhù)時(shí)間逐漸衰減,延續10余天至30余天。作為工程預控指標,可采取保溫與降溫措施的有:
1)采用冰水配制混凝土,或混凝土廠(chǎng)址配置有深水井,采用冰涼的井水配置;
2)粗細骨料均搭設遮陽(yáng)棚,避免日光曝曬;
3)選用低水化熱的P.O.普硅水泥,并利用摻合料減少水泥單方用量。
2.混凝土拆模時(shí),混凝土的溫差不超過(guò)20℃。其溫差應包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。
3.采用內部降溫法降低混凝土內外溫差。內部降溫法是在混凝土內部預埋水管,通入冷卻水,降低混凝土內部最高溫度。冷卻在混凝土剛澆筑完時(shí)就開(kāi)始進(jìn)行,還有常見(jiàn)的投毛石法,均可有效控制因混凝土內外溫差而引起的混凝土開(kāi)裂。
4.保溫法是在結構外露的混凝土表面以及模板外側覆蓋保溫材料(如草袋、鋸木、濕砂等),在緩慢的散熱過(guò)程中,使混凝土獲得必要的強度,以控制混凝土的內外溫差小于20℃。
大體積混凝土結構的施工技術(shù)與措施直接關(guān)系到混凝土結構的使用性能,如何采取更好的方法來(lái)降低混凝土的水化熱,摻和料的用量該如何控制,混凝土原材料的溫度是否可以再降低?這些都有待于在施工實(shí)踐中進(jìn)一步積累經(jīng)驗,采取有效措施,使大體積混凝土澆筑中出現的開(kāi)裂問(wèn)題能得到更好的解決。
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