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大体积混凝土裂缝分析及措施论文
(资料图片仅供参考)
摘要:混凝土是以胶凝材料、水、细骨料、粗骨料、需要时掺入外加剂和矿物掺合料,按适当比例配合,经过均匀拌制、密实成型及养护硬化而成的人工石材。在施工过程中,经常发现混凝土结构在成型后,出现各种裂缝。本文对大体积混凝土的裂缝成因与措施做如下论述。
关键词:混凝土裂缝措施
1混凝土裂缝产生的主要原因
1.1混凝土结构的宏观裂缝产生的原因主要有三种:
1.1.1由外荷载引起的裂缝,这是发生最为普遍的一种情况,即按常规计算的主要应力引起的;
1.1.2结构次应力引起的裂缝,这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的;
1.1.3变形应力引起的裂缝,这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起的结构变形,当变形受到约束时便产生应力,当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。
1.2当混凝土结构物产生变形时,在结构的内部,结构与结构之间,都会受到相互影响.相互制约,这种现象称为约束。当混凝土结构截面较厚时,其内部温度和湿度分布不均匀,引起内部不同部位的变形相互约束,这样的约束称之为内约束;当一个结构物的变形受到其他结构的阻碍所受到的约束称为外约束。外约束又可分为自由体、全约束和弹性约束。建筑工程中的大体积混凝土结构所承受的.变形,主要是温差和收缩而产生的。
1.3建筑工程中的大体积混凝土结构中,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同,温度外低内高,形成了温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度,混凝土逐渐降温,这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形,受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力,超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上,都属有害裂缝。
2控制混凝土裂缝的措施
为了有效地控制有害裂缝的出现和发展,必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计结构等方面全面考虑,结合实际采取措施。
2.1降低水泥水化热和变形
2.1.1选用低水化热或中水化热的水泥品种配置混凝土,如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。
2.1.2充分利用混凝土的后期强度,减少每立方米混凝土中水泥用量。根据试验每增减10kg水泥,其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。
2.1.3使用粗骨料,尽量选用粒径较大、级配良好的粗骨料;控制砂石含泥量;掺加粉煤灰等掺合料和相应的减水剂、缓凝剂,改善和易性、降低水灰比,以达到减少水泥用量、降低水花热的目的。
2.1.4在基础内部预埋冷却水管,通入循环冷却水,强制降低混凝土水化热温度。
2.1.5在厚大无筋或少筋的大体积混凝土中,掺加总量不超过20%的大石块,减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。
2.1.6在拌合混凝土时,还可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥,使混凝土得到补偿收缩,减少混凝土的温度应力。
2.1.7改善配筋。为了保证每个浇筑层上下均有温度筋,可建议设计人员将分布筋做适当的调整。温度筋分布细密,一般用φ8钢筋,双向配筋,间距15cm.这样可以增强抵抗温度应力的能力.上层钢筋的绑扎,应在浇筑完下层混凝土之后进行。
2.1.8设置后浇缝.当大体积混凝土平面尺寸过大时,可以适当设置后浇缝,以减少外应力和温度应力;同时也有利于散热,降低混凝土地内部温度。
2.2降低混凝土温度差
2.2.1选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土,尽量避开炎热天气浇筑混凝土,夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土,可对骨料喷冷水晒,运输工具如具备条件也应搭设遮阳设施,以降低混凝土拌合物的入模温度。
2.2.2掺加相应的缓凝型减水剂,如木质素磺酸钙等.
2.2.3在混凝土入模时,采取措施改善和加强模内的通风,加速模内热量的散发。 2.3加强施工中的温度控制
2.3.1在混凝土浇筑之后,做好混凝土地保温保湿养护,缓缓降温,充分发挥徐变特性,减低温度应力,夏季应注意避免暴晒,注意保湿,冬季应采取措施保温覆盖,以免发生急剧的温度梯度发生。
2.3.2采取长时间的养护,规定合理的拆模时间,延缓降温时间和速度,发挥凝土的“应力松弛效应”。
2.3.3加强测温和温度监测与管理,实行信息化控制,随时控制混凝土内的温度变化,内外温差控制在25℃以内,基面温差和基底面温差均控制在20℃以内,及时调整保温及养护措施,使混凝土地温度梯度和湿度不至过大,以有效控制有害裂缝的出现。
2.3.4合理安排施工程序,控制混凝土在浇筑过程中均匀上升,避免混凝土拌合物堆积过大高差.在结构完成后及时回填土,避免其侧面长期暴露。
2.4改善约束条件,消减温度应力
2.4.1采取分层或分块浇筑大体积混凝土,合理设置水平或垂直施工缝,或在适当的位置设置后浇带,以放松约束程度,减少每次浇筑长度的蓄热量,防止水化热的集聚,减少温度应力。
2.4.2对大体积混凝土基础与岩石地基,或基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层,如采用平面浇沥青胶铺砂或刷热沥青或铺卷材.在垂直面、健槽部位设置缓冲层,如铺设30~50mm厚沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料,以消除嵌固作用,释放约束应力。
2.5提高混凝土的极限拉伸强度
2.5.1选择良好级配的粗骨料,严格控制其含泥量,加强混凝土的振捣,提高混凝土密实度和抗拉强度,减小收缩变形,保证施工质量。
2.5.2采取二次投料法,二次振捣法,浇筑后及时排除表面积水,加强早期养护,提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
2.5.3在大体积混凝土基础内设置必要的温度配筋,在截面突变和转折处,底顶板与墙转折处,孔洞转角及周边,增加斜向构造配筋,以改善应力集中,防止裂缝出现。
3结语
3.1经过以上的分析可以看出,大体积混凝土有自己的特性,采取有效的、合理的、科学的手段是可以避免混凝土裂缝的发生。
3.2只要我们在实际的施工过程中,严格执行设计和施工验收规范以及施工操作规程,大体积混凝土裂缝问题是可以解决的。
1、引言
现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房基础、火力发电厂汽机机座基础、冷却塔基础、水利大坝等。大体积混凝土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。其他因素也会导致大体积混凝土出现裂缝,影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它,来保证成品的质量。
2、大体积混凝土裂缝的原因
大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素有几种:一是结构型裂缝,由外荷载引起的。二是材料型裂缝,主要由温度应力和混凝土的收缩引起的。
3、大体积混凝土裂缝的主要类型
3.1干缩裂缝
干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的`一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果:混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
3.2塑性收缩裂缝
混凝土塑性收缩裂缝形成过程与混凝土的泌水有关。泌水是指混凝土浇筑捣实后尚未凝结硬化之前,从外表看在混凝土的浇筑面上山现一层清水或者从模扳缝中渗出部分水的一种现象。泌水使混凝土的体积缩小,促成了混凝土塑性裂缝的产生。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。
3.3沉陷裂缝
沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致。特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。
3.4温度裂缝
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升。而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差。较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大,或者是混凝土受到寒潮的袭击等,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩。
4裂缝的防治措施
4.1设计措施
4.1.1.精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能地降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则,生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。
4.1.2.增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。
4.1.3.避免结构突变产生应力集中,在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。
4.1.4.在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高混凝土的极限拉伸。
4.1.5.在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇带。
4.2施工措施
4.2.1.严格控制骨料级配和含泥量
选用10.40mm连续级配碎石,细度模数2.80-3.00的中砂。砂、石含泥量控制在1%以内,并不得混有有机质等杂物,杜绝使用海砂。
4.2.2.选择适当外加剂
可根据设计要求,混凝土中掺加一定用量外加剂,如防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂等外加剂。
4.2.3.选择优化配合比
选用良好级配的骨料,严格控制砂石质量,降低水灰比,并在混凝土中掺加粉煤灰和外加剂等,以降低水泥用量,减少水化热,以降低混凝土温升,从而可以降低混凝土所受的拉应力。
4.2.4严格控制混凝土入模温度
大体积混凝土最好选在春秋季施工,以降低入模温度,既是在夏季施工最好采取有效措施降低入模温度,再者浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒。施工过程中应对碎石洒水降温,保证水泥库通风良好,自来水预可先放入地下蓄水池中降温。
4.2.5.改进施工技术
施工时加强插筋位置的振捣、抹压、养护。由于钢筋是热的良导体,易产生大的温度梯度,这是裂缝产生的一个主要环节。同时加强初凝前的抹压,以消除初期裂缝,并加强早期养护,提高混凝土抗拉强度。
4.2.6.加强混凝土浇筑后的养护
混凝土浇筑后,应尽快回填土--土是混凝土最好的养护材料之一。目前这是混凝土保温保湿养护的最有效方法,对预防裂缝是非常有益的。如采用蓄水法保温养护,在混凝土施工期间可通入冷却循环水,以便加快承台内部热量的散发。如采用内散外蓄综合养护措施,可有效降低混凝土的温升值,且可大大缩短养护周期,对于超厚大体积混凝土施工尤其适用。
5结语
大体积混凝土结构的裂缝会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,为避免或减少裂缝对结构产生的危害,采用有效的设计措施,紧抓施工环节,严控施工过程,方能确保工程质量。
参考文献
[1]《大体积混凝土温度应力于温度控制》朱伯芳中国电力出版社
[2]《混凝土结构裂缝防治技术》张雄化学工业出版社
水工大体积混凝土裂缝成因及防治措施
本文介绍了水工大体积混凝土的特点,分析了水工大体积混凝土裂缝产生的机理和主要原因,提出水工大体积混凝土裂缝控制技术.
作 者:董礼翠 童沛 作者单位:江苏省水利勘测设计研究院有限公司,江苏,扬州,225009 刊 名:科技信息 英文刊名:SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年,卷(期): “”(13) 分类号:U4 关键词:水工结构 大体积混凝土 裂缝机理 裂缝控制大体积混凝土裂缝成因及防治措施的建筑工程论文
摘要:分析了大体积混凝土施工中产生裂缝的原因,并从混凝土材料组成、环境条件、施工工艺、外部荷载等方面,提出了针对性的防治措施,以有效解决混凝土裂缝问题,进而保证工程的施工质量。
关键词:大体积;混凝土;裂缝;措施
当前,建筑工程中一个绕不开的重要话题就是大体积混凝土施工,其主要特征就是体积大、水泥释放大量水化热,表面系数不高且内部温度上升快。要是混凝土内外温差变化急剧,混凝土就会出现裂缝,威胁建筑结构的安全,不利于工程施工的顺利开展。因此,研究大体积混凝土裂缝问题并进行有效地质量控制十分必要。
1.大体积混凝土施工特点
大体积混凝土体积相对较大,一次性完成浇筑。在施工过程中,由于超负荷的温度应力的存在,常常会出现裂缝。裂缝根据大小的不同可以分为宏^裂缝和微观裂缝两种。其中,宏观裂缝可以用肉眼直接观察到,对建筑物的施工质量有很大威胁;微观裂缝一般不会影响工程的施工质量,但是,微观裂缝可能会在某些因素的作用下发展成宏观裂缝,从而影响施工质量。因此,在大体积混凝+32程的施工过程中,控制裂缝的产生和发展就成为质量控制的关键所在。想要控制裂缝的产生及发展就要找出在大体积混凝土施工过程中裂缝的成因及发展规律,从而降低裂缝出现的概率;对于已经出现的裂缝要及时的进行处理,从而保证大体积混凝土的施工质量。
2.大体积混凝土施工过程中裂缝的成因
导致大体积混凝土施工过程中裂缝产生的主要原因是由于混凝土的温度应力和收缩应力的存在。而温度应力和收缩应力产生的主要原因可以归纳为以下四个方面。
2.1混凝土的材料组成
大体积混凝土工程在混凝土浇筑初期容易产生较高的水化热,水化热在混凝土内部积聚使混凝土内部温度远大于表面温度,内外温差的存在会产生温度应力,使混凝土内部受压外部受拉,而当拉应力超过混凝土抗压强度时,就会导致裂缝的产生。
水化热的程度与水泥种类及其用量密切相关,不同的.混合比、骨料级配等也会不同程度的影响水化热程度。
从微观上分析,可以将大体积混凝土看作由粗骨料和硬化水泥砂浆两种主要材料构成。水泥在水化作用之后逐渐凝结、硬化,在这个过程中,水泥浆失水收缩变形远大于粗骨料的收缩变形,收缩变形差的存在会使粗骨料受压,砂浆受拉,应力分布图见图1,以致骨料界面产生微裂缝,继而在某些因素的作用下发展成宏观裂缝。混凝土中水泥用量越大,收缩变形量越大;骨料粒径、含量越大,则收缩变形量越小。
配置混凝土时使用的各种添加剂也会不同程度的影响收缩量。因此,在大体积混凝土工程中,混凝土材料的选择会直接影响到裂缝的产生。另外,不合格的建筑材料在使用过程中极易发生性能劣化,从而影响混凝土的施工质量。
2.2环境条件
环境温度和湿度的变化会在混凝土内部形成变化不均匀的温度场和湿度场,促使内部微裂缝的发展,进而形成表面的宏观裂缝。大体积混凝土工程施工时,如果遇到连续的低温天气,混凝土浇筑后就会因为内外温差过大而产生混凝土裂缝。连续阴雨天气下,过多的雨水会渗入混凝土内部,影响混凝土的凝固,造成微小裂缝的扩展。混凝土浇筑之后及时完善的养护可以减小收缩变形。
2.3施工工艺
在大体积混凝土的施工过程中,混凝土的浇筑、振捣和后期养护都与裂缝的产生息息相关。一般大体积混凝土分层浇筑时,不同层面的混凝土由于温度、荷载的不同而容易产生深层裂缝,不正确的振捣方式也会造成混凝土分层开裂。
2.4外部荷载
大体积混凝土需要充分的时间凝固。在混凝土没有完全凝固之前,要避免在混凝土模板上堆放重物,防止混凝土板面局部受力过大而产生裂缝,如图2所示。同时,如果混凝土没有完全凝固就过早拆模,混凝土板面就会因为受到内部膨胀力的作用而产生裂缝。
3.大体积混凝土施工中的裂缝防治措施
通过以上分析可知,大体积混凝土的裂缝控制需要从消除温度应力和收缩应力方面人手,而温度应力与收缩应力和建筑材料的选择及施工工艺有着直接的联系。因此,想要解决大体积混凝土施工中的裂缝问题,进行良好的质量控制,就要从合理选择建筑材料和坚持科学的施工工艺两方面做起。
3.1合理选择建筑材料
混凝土建筑材料的合理选择主要包括水泥、骨料级配、外加剂、掺合料等方面:
(1)水泥的水化热作用是大体积混凝土产生裂缝的主要原因之一。因此,在施工过程中应尽量选用低水化热的水泥来进行混凝土的配置。其次,在满足混凝土强度的前提下,尽量降低水泥的用量。
(2)选择合适的骨料级配以降低水泥用量,提高混凝土和易性,降低水化热释放的速度,控制混凝土的升温。为控制裂缝产生,粗骨料可以采用粒径范围5mm-20mm的碎石,含泥量不超过1%;细骨料则采用粒径范围在0.15mm~Smm级配良好的中砂,含泥量不超过2%。
(3)随着科技的发展,作为混凝土重要组分的外加剂应用不断增加。合理利用外加剂也可以很好地控制裂缝发展。因此,在满足强度的要求下,应优化混凝土配合比,利用外加剂提高混凝土的抗裂性能。例如在大体积混凝土中适当添加膨胀剂,混凝土内部产生膨胀应力可以抵消部分收缩应力,提高混凝土的抗裂强度。
(4)混凝土中加入粉煤灰、矿渣粉等掺合料可以减少水泥和水的用量,从而改善混凝土抗裂性能。因而,在大体积混凝土中可以采用粉煤灰代替部分水泥的方式,降低水泥的水化热,提高抗渗抗裂能力。
(5)在混凝土中掺入一定数量的分散的短纤维所形成的纤维混凝土可以增强混凝土抵抗裂缝开展的能力。建筑材料是减少大体积混凝土裂缝问题的关键所在,施工企业要严格按照相关规定选择建筑材料,做好材料验收工作,坚决不能采用劣质材料。建筑材料在存储期间也要重视选择合适的存储环境,防治存储不当而造成的材料质量下降问题。还要定期检查材料,一旦发现材料过期或性能不达标就要坚决弃用。
3.2坚持科学的施工工艺
大体积混凝土中,建筑材料的特性决定了结构是否容易产生裂缝,施工工艺则是裂缝问题的主要人为因素:
(1)根据工程的具体情况,通过计算温度应力来确定混凝土浇筑方式。可以选取夜间进行浇筑工作,从而减小温差应力,减少裂缝的产生。浇筑时据混凝土泵送产生的坡度,在混凝土卸点和坡角处布置振捣点,确保混凝土振实。因混凝土的流动性很大,泵送混凝土浇筑完毕之后,为消除混凝土表面裂缝,要在混凝土初凝之后、终凝之前进行二次振捣,提高混凝土防水性能。充分的振捣可以有效减少结构性裂缝。混凝土浇筑、振捣之后产生的泌水和浮浆要及时清除。
(2)在整个施工过程中要做好对温度的测量、控制工作。采用先进的测温装置做好温度记录,可以全面、准确的掌握大体积混凝土内部的实时温度变化,技术人员可以利用测量结果制定、实施相应的温控措施。
(3)重视大体积混凝土的养护工作,即混凝土的保温和保湿工作。技术人员应保证养护工作的连续性。
施工环节中,施工人员应严格按施工要求做好每个环节的工作:均匀搅拌混凝土并控制搅拌时间,混凝土浇筑工作应选择专业的施工人员,把握好每道工序之间的间隔时间,保证浇筑质量,按照规定的时间进行拆模工作。微小裂缝虽然不会对建筑的受力造成影响,但是对建筑的整体性和耐久性会产生一定的影响,是隐藏的安全隐患。施工人员在施工的各个环节要尽可能的控制裂缝的发展。
4.结语
在施工本工程的大体积混凝土时,要想解决好混凝土裂缝问题,就应该在设计、材料、施工等环节把好质量关。不过,大体积混凝土施工本身就是一个较为复杂的过程,混凝土的应用条件也比较复杂,裂缝问题总是在所难免的。不过,如果施工员在施工时严格遵守规范,正确选择施工工艺,并尽量做好相关的防范措施,那么就能最大程度的控制好大体积混凝土裂缝问题,进而确保本工程的施工质量。
铁路桥梁工程大体积混凝土裂缝成因及防治措施
本文分析了墩身混凝土的温输裂缝产生原因,并提出了控制裂缝的`对策,以保证铁路桥梁工程的质量.
作 者:徐辉 作者单位:中铁上海设计院集团公司,上海,71 刊 名:科技资讯 英文刊名:SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年,卷(期): “”(16) 分类号:U445.71 关键词:铁路桥梁 大体积混凝土 裂缝1工程概况
芜湖奇瑞汽车公司第五轿车厂冲压车间长209m,宽178m,面积37434m²,根据使用功能,冲压车间可划分为模具堆放区和冲压地沟区。单个冲压地沟尺寸为48m长,15m宽,深度为6.0m,地沟四周采用钢筋混凝土浇筑墙体,墙体厚0.6m,墙体采用C30混凝土浇筑,单个地沟混凝土方量达454m³,属大体积混凝土施工。
2大体积混凝土裂缝产生的原因
按照裂缝的成因简单的分为两种:一种是由于荷载直接作用(或者由于结构次应力的叠加作用),混凝土超过极限拉应力而引起裂缝,也称作荷载裂缝或结构性裂缝,另一种是由于变形变化引起的裂缝,如结构由于温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素而引起的裂缝,也称做变形裂缝,大多为非结构性裂缝。在实际施工中,因混凝土收缩和温度变化引起的裂缝是最常见的。对于大体积混凝土,其形成的温度应力与其结构尺寸相关,在一定尺寸范围内,混凝土结构尺寸越大,温度应力也越大,因而引起裂缝的危险性也越大,这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。
3.1选择合适的原材料混凝土的收缩裂缝往往在施工的早期就产生了,其自身收缩是混凝土硬化过程中水泥与水发生水化反应生成新的化学物质,导致自身体积缩小,
混凝土自身收缩的大小与水灰比、细掺料的活性、水泥细度等因素有关。用水量越大,水灰比越高,混凝土收缩越大;水泥细度越大,混凝土的收缩越大,且发生的收缩时间越长;因此选用大的骨料,并尽可能的多用骨料,则可以减小干缩,同时要严格控制粗细骨料的含泥量。
3.2选择适当的配合比①本工程采用5~31.5mm碎石,采取低水灰比,降低混凝土水化热。水泥标号越高水泥水化热也越高,采用32.5普通硅酸盐水泥可以满足强度要求。②选择最佳粗细骨料级配,增加混凝土密实度,减少收缩、徐变。
3.3改进大体积混凝土的浇筑施工工艺优化浇筑工艺,“斜面分层,薄层浇筑,连续推进;降低混凝土内外温差,“内排”并“外保”,一般要求混凝土内外温差不超过25℃,具体实施办法为:①降温冷却水管布设:在浇筑墙体混凝土前,钢筋绑扎好后立模前预先在混凝土内按1m的层距(距顶底面距离为0.50m)布设降温冷却水管(准30mm的薄壁钢管),混凝土浇注完成后,即可在该层水管内通水。通过水循环,带走砼内部的热量,使混凝土内部的温度降低到要求的限度。②搅拌工艺:采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺,可以有效地防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上,使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大,从而节约水泥,并进一步减少水化热和裂缝。③振捣工艺:混凝土分层浇筑,分层振捣,适当控制入模厚度和振动技术,每层浇筑厚度为40cm,设置施工缝联结钢筋。待每薄层混凝土全断面布料振捣完毕,再从一头向另一头循环浇筑。
大体积混凝土是指混凝土结构实体最小尺寸超过1米的大体量混凝土或者预测因混凝土水化热会出现有害裂缝的混凝土。在新形势下,高层建筑、超高层建筑、大型桥梁等层出不穷,混凝土构件的体量也日渐变大,大体积混凝土结构应运而生,面积较大、体积较厚,极易出现裂缝问题,大幅度降低了工程质量,必须综合分析大体积混凝土裂缝的成因,通过不同途径采取有效的预防措施,避免大体积混凝土裂缝频繁出现。
1.大体积混凝土裂缝的成因
1.1收缩裂缝
混凝土收缩是指混凝土拌合物硬化过后体积逐渐减小的现象,是自发的,和水泥特性紧密相连。混凝土收缩受到外部约束的时候,比如,钢筋、模板,混凝土内部会产生拉应力,一旦超过混凝土抗拉强度,混凝土便会出现裂缝问题。由于收缩的原因各不相同,混凝土收缩类型收缩并不单一,即温度收缩、塑性收缩、自收缩、干燥裂缝。以“自收缩”为例,c-s-H凝胶是泥水化反应的核心产物,其体积不超过水泥、水二者之和,也就是说,固相体积增加的同时,水泥浆体却在不断减小,这便是自收缩,2/3的硅酸盐水泥浆体全都水化之后,理论上体积会减缩7%-9%。
1.2温度裂缝
在混凝土凝固过程中,水泥水化会释放大量的水化热,从而使混凝土内部的温度随之上升。大体积混凝土结构在内外环境温差的作用下,结构内温度会随时间增长而降低,直至达到多年平均气温水平。混凝土的温度变化过程分为温升、冷却降温、稳定三个阶段。大体积混凝土的温度变化会引起温度变形,受到约束产生温度应力,当拉应力超过抗拉强度时产生裂缝。
1.3环境条件
环境温度和湿度的变化会在混凝土内部形成变化不均匀的温度场和湿度场,促使内部微裂缝的发展,进而形成表面的宏观裂缝。大体积混凝土工程施工时,如果遇到连续的低温天气,混凝土浇筑后就会因为内外温差过大而产生混凝土裂缝。连续阴雨天气下,过多的雨水会渗入混凝土内部,影响混凝土的凝固,造成微小裂缝的扩展。混凝土浇筑之后及时完善的养护可以减小收缩变形。
1.4施工裂缝
施工中所产生的裂缝原因较多,主要是由于人工操作的原因,施工工艺的选择,施工裂缝产生的原因众多,而其裂缝的分布是随机的,一般主要是由于浇筑与模板粘合的不充份,或是进行浇筑时较快,其浇筑的程序缺少正确的方式等,以上这些原因都会导致混凝土产生裂缝,对水利工程的质量产生影响。
2.控制措施
2.1优选混凝土各种原材料
2.1.1水泥的选择
理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的.矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥,并尽量降低混凝土中的水泥用量,以降低混凝土的温升,提高混凝土硬化后的体积稳定性。为保证减少水泥用量后混凝土的强度和坍落度不受损失,可适度增加活性细掺料替代水泥。
2.1.2骨料的选择
在选择粗骨料时,可根据施工条件,尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子。既可以减少用水量,也可以相应减少水泥用量,还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。在选择细骨料时,采用平均粒径较大的中粗砂,从而降低混凝土的干缩,减少水化热量,对混凝土的裂缝控制有重要作用。
2.1.3掺加外加料和外加剂
掺加适量粉煤灰,可减少水泥用量,从而达到降低水化热的目的。但掺量不能大于30%。掺加适量的减水剂,它可有效地增加混凝土的流动性,且能提高水泥水化率,增强混凝土的强度,从而可降低水化热,同时可明显延缓水化热释放速度。
2.2坚持科学的施工工艺
(1)根据工程的具体情况,通过计算温度应力来确定混凝土浇筑方式。可以选取夜间进行浇筑工作,从而减小温差应力,减少裂缝的产生。浇筑时据混凝土泵送产生的坡度,在混凝土卸点和坡角处布置振捣点,确保混凝土振实。因混凝土的流动性很大,泵送混凝土浇筑完毕之后,为消除混凝土表面裂缝,要在混凝土初凝之后、终凝之前进行二次振捣,提高混凝土防水性能。充分的振捣可以有效减少结构性裂缝。(2)在整个施工过程中要做好对温度的测量、控制工作。采用先进的测温装置做好温度记录,可以全面、准确的掌握大体积混凝土内部的实r温度变化,技术人员可以利用测量结果制定、实施相应的温控措施。(3)重视大体积混凝土的养护工作。在工程项目建设中,施工企业必须做好混凝土养护工作,可以用塑胶袋包裹混凝土表面,也可以采用麻袋、棉毡等材料,可以起到较好的保湿作用,混凝土养护比较及时,浇筑结束后必须及时养护,确保在混凝土硬化早期养护到位。
3.结语
总而言之,在工程项目建设中,施工企业必须意识到大体积混凝土裂缝的重要性,要根据其成因,根据施工现场水文、地质等情况,采取适宜的裂缝预防措施,科学施工。以此,提高工程整体性能与质量,将所产生的裂缝危害降到最低,减少因其裂缝的产生对水利工程的质量与寿命产生影响。使其更好地投入到运行中,具有较好的“经济、社会、生态”效益。
沥青混凝土路面裂缝原因分析及防治措施
就沥青混凝土路面最常见的横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝及反射裂缝产生的原因进行了分析,对它们的防治和处治措施提出了看法,并推荐出两种修补裂缝的"新材料,以期彻底解决混凝土路面的裂缝问题,提高路面工程质量.
作 者:童徽 TONG Hui 作者单位:宁夏公路管理局中卫分局,宁夏,中宁,751200 刊 名:山西建筑 英文刊名:SHANXI ARCHITECTURE 年,卷(期): 35(24) 分类号:U416.217 关键词:沥青路面 裂缝 处治措施沥青混凝土路面裂缝原因分析及防治措施
系统地对沥青混凝土路面4种常见裂缝产生的"原因进行了分析,同时也提出了相应的预防与治理措施以供同行参考.
作 者:赵俊杰 刘庆东 作者单位:鸡西市公路管理站 刊 名:黑龙江交通科技 英文刊名:COMMUNICATIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY HEILONGJIANG 年,卷(期):2009 32(2) 分类号:U416.217 关键词:裂缝 预防 治理桥梁大体积混凝土裂缝的成因及防治
本文对大体积混凝土桥梁裂缝产生的原因作较全面的分析、总结,以方便设计、施工找出控制裂缝的可行办法,达到防范于未然的`作用.
作 者:高鹏 高明辉 作者单位:高鹏(佳木斯市路桥工程有限公司,156111)高明辉(黑龙江省公路工程监理咨询公司,150000)
刊 名:企业导报 英文刊名:GOUFANG ZHINAN 年,卷(期): “”(1) 分类号:U4 关键词:桥梁 大体积混凝土 裂缝1混凝土裂缝简述
清华大学谭维祖提出过自20世纪初起,人们就已经认识到大体积水工混凝土会因为水泥水花时的放热散发缓慢而产生明显的温升,并在随后的的降温过程中由于体积的收缩受约束而出现开裂。北京建筑工程研究院傅沛共高级工程师说混凝土是由水泥、参合聊、外加剂与水配置的胶结材浆体,又是弹性模量较高的而抗拉强度,导致混凝土发生裂缝,混凝土在浇筑成型后,混凝土骨料堆体积对浆体收缩作用,是内部开始就产生微裂缝,在环境温度、适度、荷载等因素作用下,这些裂缝就发展为肉眼可见的宏观裂缝。混凝土裂缝同时具有不确定性和无规律性,裂缝的长度、宽度、深度、分布位置、数量(密度)都不一样。钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的,只是有些裂缝很细,甚至肉眼看不见(缝宽小于0.5mm),一般对结构无大的影响,允许其存在。尽管有些结构允许存在一定数量和大小的裂缝,但是要避免出现有害裂缝,以确保工程质量,使建筑物具有良好的耐久性和结构稳定性。
2混凝土裂缝的原因分析
混凝土开裂的原因多种多样,通常是混凝土体积变化时受到约束或者由于荷载作用时混凝土内产生的过大的拉应力引起的。下面就材料和施工期间易发生的变形裂缝分别予以讨论。
2.1塑性沉降裂缝
在新拌的混凝土中,骨科颗粒悬浮在一定稠度的胶结材浆体中,由于普通混凝土的浆体密度低于骨料,因而骨料在浆体中有下降趋势。
而浆体中水泥颗粒密度又大雨粉煤灰并远大于水,从而使浆体的粉煤灰与水向上漂移而产生沉降、离析与泌水现象。骨料下沉和水分上升不仅会在水平钢筋底部和粗骨料底部积聚水分。干燥后形成空隙,还会使混凝土接近表面的部分由于粉煤灰组分多而将低强度。当下沉的固体颗粒遇到水平钢筋或受到侧面模板的摩擦阻力时,就会与周围的混凝土形成沉降差,在混凝土顶部表面形成塑形沉降裂缝。
2.2塑性收缩裂缝
裂缝在结构表面出现,形状很不规则,长短宽窄不一,互不连通,呈龟裂状,深度一般不超过50mm,类似干燥的泥浆面,出现很普遍。产生原因是由于混凝土浇筑后3-4h左右表面没有及时覆盖,风吹日晒,在塑性状态时表面水分蒸发过快,以及混凝土本身的水化热高等原因,造成混凝土体积产生急剧收缩,而此时混凝土强度趋近于零,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。混凝土中的水分蒸发和吸收的速度越快,塑性收缩裂缝就越容易产生。此外混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。
2.3温差胀缩裂缝
混凝土浇筑后,水泥的水化热使混凝土内部温度升高,一般每100kg水泥可使混凝土温度升高10度左右,加上混凝土的入模温度,在2-3d内,混凝土内部温度可达到50-80度。此时,即温度每升高或降低10度,混凝土产生0.01%的线膨胀或收缩。经验表明,在无风天气,混凝土表面温度与环境气温之差大雨25度,即出现肉眼可见的温度收缩裂缝,这就是大体积混凝土表面需要及时覆盖保湿养护的原因。
2.4水化收缩及自生干缩裂缝
水泥在水化反应过程中,水化产物的绝对体积同水化前的水泥与水的体积之和相比有所减少的现象是水化收缩。硅酸盐水泥的水化收缩量为1%-2%。水化收缩在初凝前表现为浆体的宏观体积收缩,初凝后则在已形成的.水泥石骨架内生成孔隙。在水泥继续水化的过程中不断消耗水分导致毛细孔中自由水减少,湿度降低,在外部养护水供应不充分的情况下,混凝土内部产生自干燥现象。由自干燥作用导致毛孔内产生负压,引起混凝土内自干燥收缩。由于常态混凝土的水胶比较高,混凝土内有较充分的水分,在养护好的条件下很少出现缺水干燥现象,因而很少发生自身干燥收缩,对伊水胶比小于0.35的混凝土。
初凝后水化收缩与自生干缩率可达到0.01%-0.03%,因此水胶比低的混凝土,应在初凝时水泥石结构未达到很密实的情况下及时养护。
3.1有关设计方面的措施
设计混凝土结构构件时,对其承受的永久荷载和可变荷载应按照规范采用,设计时除应符合规范外,应根据当地震烈度等级,建筑的规模、体形、平面尺寸、施工技术条件等因素,全面慎重的考虑对混凝土结构构件采取有效设计措施,控制混凝土收缩、温度变化、地基基础不均匀沉降等原因产生的裂缝。
3.2有关材料和配合比方面的措施
为了控制混凝土结构的有害裂缝,应妥善选定组成材料和配合比,以使所制备的混凝土符合设计和施工所要求的性能外,还具有抵抗开裂所需要的功能。配制混凝土时,严格控制水灰比,使用水化热低的水泥,选择级配良好的石子,严格控制骨料的含泥量,减小空隙率和砂率。
浇筑混凝土前,将基层和模板浇水湿润,振捣密实,做好收面工作,在混凝土初凝后、终凝前进行二次抹压,以提高混凝土的密实度和抗拉强度,减少收缩量。混凝土浇筑后,要及时覆盖养护,在养护周期内,保证混凝土表面处于湿润状态。商品混凝土在满足可泵性、和易性的前提下,尽量减小坍落度。当表面发现细微裂纹时,应再次进行抹压,并及时覆盖养护。选用水化热低(如矿渣水泥、粉煤灰水泥)、凝结时间长的水泥,以降低混凝土的温度;掺加缓凝剂或高效减水剂,以提高混凝土强度并减少用水量及水泥用量,延长混凝土达到高温度的时间。
3.3施工措施
钢筋混凝土工程施工时,除满足通常要求的混凝凝土物理力学性质及耐久性能外,还用控制有害裂缝的的产生。所以要制定好相关技术方案和质量控制措施,并且进行技术交底。在模板的安装和拆除中,安装的模板构造紧密、不漏浆、不渗水、不影响混凝土的均匀性及强度发展,能保证构件形状正确规整。底模及其支架的拆除的混凝土的强度应符合设计要求,模板置于坚实的地面防止支撑沦陷;在混凝土运输中,应保持混凝土拌和物的均匀性不应产生离析现象,运送容器不漏浆,内壁光滑平整,具有防晒、防风等性能。运至浇筑地点的混凝土的坍落度应符合要求。严禁向运输到浇筑地点的混凝土任意加水;在混凝土浇筑使选用适当的机具与浇筑方法,浇筑过程要进行监控,要防止钢筋、模板、定位筋的移动和变形;在养护期间经行妥善的保温、保湿养护,尽量避免急剧干燥、温度急剧变化、振动及外力的干扰。
4结语
混凝土裂缝问题一直严重困扰着混凝土的施工质量,裂缝产生的原因是多方面的,要预防和避免混凝土施工裂缝的发生,就必须结合工程现状,客观、认真地分析施工环境和施工条件,综合考虑多方面因。
对于已经出现的裂缝,观察裂缝的形状跟走向、有无发展趋势,分析裂缝产生的原因,确定裂缝的性质,做到设计与施工紧密配合,精心选择原材料,并在施工中结合多种预防处理措施。控制混凝土裂缝,重点在防,采取有针对性的防裂缝措施,加大建设过程中的主动控制力度,同时严格执行规定就能够有效的防止裂缝的发生。
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摘要:桥梁工程在当前社会比较常见,其可以改善人们的生活质量,可以保证人们出行的方便性,是现代化城市建设的有效方式。在桥梁工程中,需要应用大体积混凝土技术,桥梁工程也比较容易出现裂缝问题,这与混凝土的特性有着较大关系,还与施工人员的技术水平有着一定关系,在施工的过程中,一定要采用先进的施工技术,还要保证操作的规范性,降低大体积混凝土出现裂缝的概率,从而控制桥梁工程的施工质量。
关键词:桥梁工程;控制;大体积;混凝土;裂缝;原因
桥梁工程是我国城市建设中重要的施工项目,桥梁的结构多属于混凝土结构类型,在应用大体积混凝土施工技术时,一定要做好材料质检工作,还要掌握施工的技巧,这样才能降低桥梁工程出现裂缝问题的概率在大体积混凝土施工中,会受到较多因素的影响,施工人员需要做好预防控制工作,要降低外界环境因素对施工质量以及效率的影响,还要提高施工的技术水平,避免出现操作失误或者施工流程不合格问题。
在桥梁工程中,需要应用大量的混凝土材料,混凝土是一种复合材料,其有着较多的特性,在应用的过程中,要了解其特性,并做好施工质量控制工作,这样才能保证桥梁工程的质量。下面笔者对桥梁工程中大体积混凝土裂缝产生的原因进行简单的介绍。
1.1水化热因素
混凝土中含有较多的水泥成分,水泥会产出生水化热反应,而且会释放较多的热量,这增加了混凝土出现温差裂缝的概率。通过实验发现,1g水泥在水化热反应中会释放出500J的热量,在大体积混凝土施工中,由于混凝土材料的使用量比较大,所以产生的热量比较多,混凝土可能会出现内外温差过高的问题。在对混凝土进行搅拌时,会使混凝土的温度不断升高,如果施工人员没有做好散热工作,会导致混凝土内部出现较大的压应力,而混凝土外部又会出现较大的拉应力,当这一应力超过混凝土的承载能力后,就会出现混凝土裂缝现象。
1.2混凝土收缩
混凝土在存放的过程中,如果存储方式不当,没有在密闭的环境下保管,会出现体积缩减的情况,这也被称为混凝土收缩。混凝土在外力的影响下,会出现形变现象,而且会使混凝土内部产生较大的应力,当应力过大时,会导致混凝土出现较多的裂缝。混凝土收缩包括塑性收缩、干燥收缩以及温度收缩,在控制的过程中,需要结合收缩原因。如果是干燥收缩,则需要做好养护工作,要对混凝土定时浇水,避免其水份过度蒸发,从而引起干裂现象。
1.3大气温度与湿度的变化
混凝土在施工的过程中,会受到外界环境的影响,其中影响最大的就是温度与湿度这两个因素。大体积混凝土结构在施工作业期间受温度的影响非常明显,所以为了防止混凝土受到温度的影响而产生裂缝,一定要对浇筑中的各个环节的温度进行严格的控制,但是最主要的影响因素还是外界的温度,外界的温度高,在进行混凝土浇筑时温度也就会很高,但是当外界的温度下降时,由于混凝土内部存在着明显的温度梯度,所以外界温度如果出现急剧下降的情况,混凝土结构的内部就会出现很大的.温度应力,所以也非常容易导致混凝土结构产生裂缝。此外外界温度的变化对混凝土裂缝也会产生非常大的影响,如果外界的温度出现了明显的下降情况,混凝土也会产生裂缝现象。
2大体积混凝土裂缝的控制
2.1大体积混凝土中水泥的品种及用量
水泥水化过程中释放了大量的热量是大体积混凝土产生裂缝的主要原因,因而低热或者中热的水泥品种应为首选。水泥内矿物成份的不同决定了水泥释放温度的大小及速度。铝酸三钙在水泥矿物中发热速率最快且发热量最大,其次为硅酸三钙、硅酸二钙和铁铝酸四钙。另外,水泥越细发热速率越快,但是不影响最终发热量。因此我们在大体积混凝土施工中应尽量使用矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥。我们应该充分利用混凝土的后期强度,以减少水泥用量。因为大体积混凝土施工期限长,不可能28d向混凝土施加设计荷载,因此将试验混凝土标准强度的龄期向后推迟至56d或者90d是合理的。正是基于这一点,国内外很多专家均提出类似的建议。这样充分利用后期强度则可以每m3混凝土减少水泥40kg~70kg左右,混凝土内部的温度相应降低4℃~7℃。
2.2掺加外加料和外加剂
为了改善混凝土的工作度,增加混凝土的密实度,提高抗渗能力,减少水泥用量,降低最终收缩值,我们会在大体积混凝土中掺入一定量的粉煤灰。利用粉煤灰作混凝土的掺合料能有效降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部温升,防止结构出现温度裂缝。外加剂可以从以下几个方面来选择:UFA膨胀剂,它可以等量替换水泥,并且使混凝土产生适度的膨胀。一方面保证混凝土的密实度,另一方面使混凝土内部产生压力,以抵消混凝土中产生的部分拉应力。减水缓凝剂,并应保证一定的坍落度。这样可以延缓水化热的峰值期并改善混凝土的和易性,降低水灰比以达到减少水化热的目的。
2.3大体积混凝土的骨料控制
为了有效减小混凝土结构当中的孔隙率和表面积,要选择粒径将对较大,强度也能够满足施工要求的骨料,这样就可以减少一部分水泥的使用,减少水化反应当中释放的热量,从而减少了收缩,也减少了混凝土裂缝的产生。
2.4大体积混凝土的裂缝检查与处理
大体积混凝土的裂缝分为三种:表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝。对结构应力、耐久性和安全基本没有影响的表面裂缝一般不作处理。对深层裂缝和贯穿裂缝可以采取凿除裂缝,可以用风镐、风钻或人工将裂缝凿除,至看不见裂缝为止,凿槽断面为梯形再在上面浇筑混凝土。限裂钢筋,在处理较深的裂缝时,一般是在混凝土已充分冷却后,在裂缝上铺设1~2层钢筋后再继续浇筑新混凝土。对比较严重的裂缝可以采用水泥灌浆和化学灌浆。水泥灌浆适用于裂缝宽度在0.5mm以上时,对于裂缝宽度小于0.5mm时应采取化学灌浆。化学灌浆材料一般使用环氧-糠醛丙酮系等浆材。
结束语
通过分析发现,桥梁裂缝问题主要是因为混凝土比较容易出现水化热现象,会出现温差裂缝,而且有的施工人员缺乏质量意识,在大体积混凝土施工中,没有做好质量控制工作。桥梁工程出现较多的裂缝问题,会影响桥梁的安全性,还会影响桥梁功能的发挥,所以,施工单位必须采取有效的措施对施工质量进行控制。
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