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大体积混凝土施工期间的温度裂缝控制

时间:2014-2-13 20:46:16 点击:4139

  核心提示:摘 要:大体积混凝土由于体积厚大,混凝土的导热系数较小,水泥水化产生的热量不容易散失,内部的温升会很高,从而产生很大的温度应力,导致出现温度裂缝。通过多年的现场观察和相关资料的积累,本文对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施进行了阐述。关键词:混凝土;温度应力;裂缝;控制所...

摘 要:大体积混凝土由于体积厚大,混凝土的导热系数较小,水泥水化产生的热量不容易散失,内部的温升会很高,从而产生很大的温度应力,导致出现温度裂缝。通过多年的现场观察和相关资料的积累,本文对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施进行了阐述。

关键词:混凝土;温度应力;裂缝;控制

所谓大体积混凝土,一般是指现场浇筑的混凝土其尺寸大到必须采取措施以对付水泥水化产生的热量以及伴随发生的体积变化,尽量减少温度裂缝[1]。在大体积混凝土中,温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因。首先,在施工中混凝土常常出现温度裂缝,影响到结构的整体性和耐久性。其次,在运转过程中,温度变化对结构的应力状态具有不容忽视的影响。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝,因此本文主要针对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一阐述。

1.裂缝产生的原因

根据有关资料,由施工因素造成的混凝土早期裂缝占80%左右,因混凝土材料方面的原因造成的裂缝占15%左右,因设计不当造成的裂缝占5%左右。因此,下面主要从施工角度讨论产生裂缝的原因[2]。

1.1违章施工、不当施工造成混凝土裂缝

夏季施工时由于运输车交通不畅耽搁时间,在泵车出料时混凝土的经时坍落度损失较大,混凝土的和易性和流动性较差,现场工人人为加水,造成混凝土强度的降低,加水部分的混凝土水灰比和强度与原配合比的混凝土不同造成的凝缩裂缝和干缩裂缝。

主要结构部位模板支撑不利,或拆模过早造成混凝土内部受振,或者混凝土内部在未达到设计强度时超负荷造成裂缝。 施工时预留孔洞、预埋通风采暖水电管道不引起重视,未采取钢筋加强措施,造成裂缝。混凝土养护工作管理不严,造成混凝土早期强度增长时失水,收缩量大,产生裂缝。 种种原因造成混凝土运输车不能及时到达及时供料,现场浇筑停歇时间超过混凝土终凝时间,而又没有按施工缝处理好接头部位等。

1.2振捣方式不当引起裂缝

不正确的振捣方式会造成混凝土分层离析、表面浮浆而使混凝土面层开裂,或造成混凝土砂浆大量向低处流淌致使混凝土产生不均匀沉降收缩而在结构厚薄交界处出现裂缝。

商品混凝土由于采用搅拌车运输、泵送浇筑,混凝土坍落度比较大,凝结时间比较长,一般混凝土初凝时间都在10小时以上甚至更长,即使在炎热的夏天,在掺了高效缓凝减水剂后,浇捣好的混凝土表面被太阳暴晒,水分蒸发很快,形成一层几毫米厚的“被子”,看上去混凝土似乎己凝结,实际上内部还远未达到初凝,甚至还能流动。我们曾多次用贯入阻力仪测定掺了高效缓凝减水剂的混凝土砂浆在太阳直晒之下的凝结时间,结果初凝时间都在12~16小时。这样的混凝土若不进行二次振捣和多次抹面,混凝土表面不可避免会出现裂缝。开始是浅表性的、窄细的,若不及时处理,裂缝就会扩展,由于应力集中,最终的裂缝很可能是贯穿性的。采用二次振捣可以消除因塑性沉降引起的混凝土内分层,阻断因泌水而留下的连贯通道,改善骨料界面结构,提高混凝土强度和抗渗能力;采用二次以上抹面,可以有效提高因泌水而削弱的混凝土表面强度,消除“被子”现象,使混凝土因水分蒸发而引起的塑性裂缝及时得到愈合。

有人怕二次振捣会影响混凝土强度,实际上对初凝前的混凝土进行二次振捣不仅不会降低强度,反而会使强度提高。我们曾做过试验,在进行混凝土试块制作的同时,留出一份试样过三小时后再去做试块,试压结果是三小时后做的试块强度反而高。这就说明由于二次振捣消除了混凝土内分层,改善了骨料界面状况,提高了强度。

1.3养护不当引起混凝土开裂

现场养护不当是造成混凝土收缩开裂最主要的原因。

混凝土浇筑后,若表面不及时覆盖进行潮湿养护,表面水分迅速蒸发,很容易产生收缩裂缝,特别是在气温高、相对湿度低、风速大的情况下,干缩更容易发生。有资料表明,当风速为16m/s时,混凝土中的水分蒸发速度是无风时的四倍。

目前,许多施工现场在浇筑混凝土时都不能做到及时覆盖保温养护,一般总要等到最后一遍抹光结束后才覆盖,还有很多工地根本就不予覆盖,结果混凝土表面开裂。正确的做法应该是在第一次抹平后就立即用塑料薄膜覆盖,不让水分蒸发,依靠混凝土自身的水分进行保湿养护。需进行第二次抹光时,揭开薄膜,抹完了再及时盖上。

掺加粉煤灰时必须有充分的保水养护才能较好地发挥其功能性,而外加剂如微膨胀剂在反应过程中也需要大量的结合水,否则影响其补偿收缩、抵抗裂缝的效果,故养护时保湿工作未做好会导致混凝土的抗裂。

对于保湿养护的时间,肯定是越长越好。养护14天的混凝土的收缩比只养护3天的收缩降低约20%。因此,国家验收规范规定混凝土浇筑后的保温养护时间不得少于14天,但由于工程工期的制约,绝大多数施工人员做不到,所以混凝土出现干缩裂缝就在所难免了。

2.温度应力的分析

2.1根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段:

(1)早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30天。这个阶段的两个特征,一是水泥放出大量的水化热,二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。

(2)中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这个时期中,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝上的弹性模量变化不大。

(3)晚期:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起,这些应力与前两种的残余应力相迭加。

2.2根据温度应力引起的原因可分为两类:

(1)自生应力:边界上没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非线性分布的,由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如,结构尺寸相对较大,混凝土冷却时表面温度低,内部温度高,在表面出现拉应力,在中间出现压应力。


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作者:网络 来源:《中国建筑科学》

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