一、前言

隨著我國基礎建設的快速發展,大體積混凝土施工日益增多(如斜拉橋的索塔、承臺及基礎、高層建筑的箱型基礎或筏型基礎),而大體積混凝土施工中普遍會遇到裂縫控制問題,這是因為混凝土體積大,聚集的大量水化熱會導致混凝土內外散熱不均勻,在受到內外約束的情況下,混凝土內部會產生較大的溫度應力并很可能導致裂縫產生,最終為工程結構埋下嚴重質量隱患。因此,大體積混凝土施工中應嚴格控制裂縫產生和發展,以保證工程質量。

二、大體積混凝土裂縫類型及裂縫產生原因分析

大體積混凝土結構裂縫主要包括干燥收縮裂縫、塑性收縮裂縫、自身收縮裂縫、安定性裂縫、溫差裂縫、碳化收縮裂縫等。

1.收縮裂縫

混凝土在逐漸散熱和硬化過程中會導致其體積的收縮,對于大體積混凝土,這種收縮更加明顯。如果混凝土的收縮受到外界的約束,就會在混凝土體內產生相應的收縮應力,當產生的收縮應力超過當時的混凝土極限抗拉強度,就會在混凝土中產生收縮裂縫。影響混凝土收縮的主要因素主要是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品種。混凝土中的用水量和水泥用量越高,混凝土收縮就越大。水泥品種對干縮量及收縮量也有很大的影響,一般中低熱水泥和粉煤灰水泥的收縮量較小。

自身收縮是混凝土收縮的一個主要來源。自身收縮與干縮一樣,是由于水的遷移而引起的。但它不是由于水向外蒸發散失,而是因為水泥水化時消耗水分造成凝膠孔的液面下降形成彎月面,產生所謂的自干燥作用,導致混凝土體的相對濕度降低及體積減小而最終自身收縮。水灰比對自身收縮影響較大,一般來說,當水灰比大于0.5時,其自干燥作用和自身收縮與干縮相比小得可以忽略不計;但是當水灰比小于0.35時,體內相對濕度會很快降低到80%以下,自身收縮與干縮則幾乎各占一半。

自身收縮主要發生在混凝土拌合后的初期。因此在模板拆除之前,混凝土的自身收縮大部分甚至全部已經完成。在大體積混凝土里,即使水灰比并不低,自身收縮量值也不大,但是它與溫度收縮疊加到一起,就要使應力增大,所以在水工大壩施工時早就將自身收縮作為一項性能指標進行測定和考慮。但是,許多斷面尺寸雖不很大,且水灰比也不算小的混凝土,也必須考慮水化熱及隨之引起的體積變形問題,以最大限度減少開裂影響,也需要考慮將溫度收縮和自身收縮疊加的影響。

塑性收縮也是大體積混凝土收縮一個主要來源。在水泥活性大、混凝土溫度較高或者水灰比較低的條件下,混凝土的泌水明顯減少,表面蒸發的水分不能及時得到補充,這時混凝土尚處于塑性狀態,稍微受到一點拉力,混凝土的表面就會出現分布不規則的裂縫。出現裂縫以后,混凝土體內的水分蒸發進一步加快,于是裂縫迅速擴展。所以在這種情況下混凝土澆筑后需要及早覆蓋養生。

2.溫差裂縫

混凝土內部和外部的溫差過大會產生裂縫。溫差裂縫產生的主要原因是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大。特別是大體積混凝土更易發生此類裂縫。溫差的產生主要有三種情況:第一種是在混凝土澆筑初期,這一階段產生大量的水化熱,形成內外溫差并導致混凝土開裂,這種裂縫一般產生在混凝土澆筑后的第3天(升溫階段)。另一種是在拆模前后,這時混凝土表面溫度下降很快,從而導致裂縫產生。第三種情況是當混凝土內部溫度高達峰值后,熱量逐漸散發而達到使用溫度或最低溫度,它們與最高溫度的差值即內部溫差。這三種溫差都會產生裂縫,但最嚴重的是水化熱引起的內外溫差。

3.安定性裂縫

安定性裂縫表現為龜裂,主要是由于水泥安定性不合格而引起。

三、裂縫的防治措施

1.設計措施

(1)精心設計混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的情況下,應盡可能降低混凝土的單位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水膠比)二摻(摻高效減水劑和高性能引氣劑)一高(高粉煤灰摻量)”的設計準則,生產出“高強、高韌性、中彈、低熱和高抗拉值”的抗裂混凝土。

(2)增配構造筋,提高抗裂性能。應采用小直徑、小間距的配筋方式,全截面的配筋率應在0.3~0.5%之間。

(3)避免結構突變產生應力集中。在易產生應力集中的薄弱環節采取加強措施。

(4)在易裂的邊緣部位設置暗梁,提高該部位的配筋率,提高混凝土的極限抗拉強度。

(5)在結構設計中應充分考慮施工時的氣候特征,合理設置后澆縫,在正常施工條件下,后澆縫間距20~30m,保留時間一般不小于60天。如不能預測施工時的具體條件,也可臨時根據具體情況作設計變更。

2.原材料控制措施

(1)盡量選用低熱或中熱水泥(如礦渣水泥、粉煤灰水泥),或利用混凝土的后期強度(90d~180d)以降低水泥用量,減少水化熱(因為每加減10kg水泥,溫度會相應增減1℃,水化熱與水泥用量成正比)。在條件許可的情況下,應優先選用收縮性小的或具有微膨脹性的水泥。因為這種水泥在水化膨脹期(1~5d)可產生一定的預壓應力,而在水化后期預壓應力可部分抵消溫度徐變應力,減少混凝土內的拉應力,提高混凝土的抗裂能力。

(2)適當攙加粉煤灰。混凝土中摻用粉煤灰后,可提高混凝土的抗滲性、耐久性,減少收縮,降低膠凝材料體系的水化熱,提高混凝土的抗拉強度,抑制堿骨料反應,減少新拌混凝土的泌水等。

(3)選擇級配良好的骨料。骨料在大體積混凝土中所占比例一般為混凝土絕對體積的80%~83%,因此在選擇骨料時,應選擇線膨脹系數小、巖石彈模較低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料。一般來說,可以選用粒徑4mm~40mm的粗骨料,盡量采用中砂,嚴格控制砂、石子的含泥量(石子在1%以內,砂在2%以內)。控制水灰比在0.6以下。還可以在混凝土中摻緩凝劑,減緩澆筑速度,以利于散熱。另外還可以考慮在大體積混凝土中摻加堅實無裂縫、沖洗干凈、規格為150mm~300mm的大塊石。摻加大塊石不僅減少了混凝土總用量,降低了水化熱,而且石塊本身也吸收了熱量,使水化熱能進一步降低,對控制裂縫有一定好處。

(4)適當選用高效減水劑和引氣劑,這對減少大體積混凝土單位用水量和膠凝材料用量,改善新拌混凝土的工作度,提高硬化混凝土的力學、熱學、變形、耐久性等性能起著極為重要的作用。

3.施工方法控制措施

大體積混凝土施工時內部應適當預留一些孔道,在內部通循環冷水或冷氣冷卻,降溫速度不應超過0.5℃~1.0℃/h。對大型設備基礎可采用分塊分層澆筑(每層間隔時間5d~7d),分塊厚度為1.0m~1.5m,以利于水化熱散發和減少約束作用。當混凝土澆筑在巖石地基或厚大的混凝土墊層上時,在巖石地基或混凝土墊層上鋪設防滑隔離層(澆二度瀝青膠撒鋪5mm厚砂子或鋪二氈三油),底板高低起伏和截面突變處,做成漸變化形式,以消除或減少約束作用。此外,還應加強混凝土的澆灌振搗,提高密實度。盡可能晚拆模,拆模后混凝土表面溫度不應下降15℃以上。盡量采用兩次振搗技術,改善混凝土強度,提高抗裂性。還可根據具體工程特點,采用UEA補償收縮混凝土技術。

4.溫度控制措施

混凝土溫度和溫度變化對混凝土裂縫是極其敏感的。當混凝土從零應力溫度降低到混凝土開裂溫度時,混凝土拉應力超過了此時的混凝土極限拉應力。因此,通過應降低混凝土內水化熱溫度和混凝土初始溫度,減少和避免裂縫風險。

人工控制混凝土溫度的措施對早期因熱原因引起的裂縫作用不明顯。比如表面保溫材料保護可以減少內外溫差,但不可避免地招致混凝土體內溫度很高,從受約束而導致貫穿裂縫的角度看,是一個潛在惡化裂縫的條件。因為體內熱量遲早是要散發掉的。另外人工控制混凝土溫度還需注意的問題是防止過速冷卻和超冷,過速冷卻不僅會使混凝土溫度梯度過大,而且早期的過速超冷會影響水泥——膠體體系的水化程度和早期強度,更易產生早期熱裂縫。超冷會使混凝土溫差過大,引起溫差裂縫澆筑時間盡量安排在夜間,最大限度降低混凝土的初凝溫度。白天施工時要求在沙、石堆場搭設簡易遮陽裝置,或用濕麻袋覆蓋,必要時向骨料噴冷水。混凝土泵送時,可在水平及垂直泵管上加蓋草袋并噴冷水。

四、結語

雖然大體積混凝土裂縫產生的原因很多,但只要嚴格按規范規定施工,認真積極的探索裂縫產生的原因,及早采取相應的預防措施,就能有效地控制大體積混凝土結構的裂縫.

篇2:某鋼筋混凝土核芯筒裂縫控制措施

鋼筋混凝土核芯筒裂縫控制措施

核芯筒鋼筋混凝土有害裂縫可能產生的原因是多方面的。其控制的方法與我方在基礎工程裂縫控制中所采取的控制方法一樣,即采用綜合控制的方法來處理。主要分為材料控制、施工控制、結構構造控制、外部環境控制四個方面。

1材料控制

1.1原材料選用

為了控制或減少混凝土結構的有害裂縫,應妥善選定組成材料和配合比,以

使所配制的混凝土除符合設計和施工所要求的性能外,還具有抵抗開裂所需要的功能。

1)水泥:采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥;對大體積混凝土,采用中低熱硅酸鹽水泥。所用水泥的鋁酸三鈣(C3A)的含量小于8%。水泥質量符合《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB175、《礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥》GB1344的規定。

2)骨料:選用潔凈、級配良好的中砂和級配良好、空隙率較小的粗骨料。骨料質量分別符合《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》JGJ52、《普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法》JGJ53的規定。同時要加強對骨料中的含泥量、泥塊含量和其他有害物質檢查。

3)礦物摻合料:為改善混凝土性能適量摻入礦物摻合料,所用摻合料分別符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596、《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》GB/T18046的規定。

4)外加劑:所用外加劑符合《混凝土外加劑》GB7086、《混凝土泵送劑》JC473的規定,并按《混凝土外加劑應用技術規程》GB50119的規定進行施工;選用外加劑時,必須根據工程具體情況做好水泥適應性及實際效果試驗。

5)水:符合《混凝土拌合用水標準》JGJ63規定。當使用混凝土攪拌站中的回收水時,應經過沉淀,去除砂石、泥漿,澄清后的水方可使用,并注意回收水中所含外加劑和其他有害物質對混凝土質量的影響。

6)鋼筋:所用鋼筋應分別符合《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》GB1499、《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》GB13778、《鋼筋混凝土用余熱處理鋼筋》GB13014、《冷軋帶肋鋼筋》GB13778的規定。

1.2配合比設計

1)混凝土配合比按《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55的規定外,根據要求的強度等級、抗滲等級、耐久性及工作性等要求進行配合比設計,同時要考慮以下參數。

2)干縮率:混凝土90天的干縮率宜小于0.05%。

3)坍落度:在滿足施工要求的條件下,盡量采用較小的混凝土坍落度;采用泵送混凝土時,建筑物底部的混凝土坍落度宜控制在150±30mm,建筑物上部的混凝土坍落度宜控制在180±30mm。

4)擴展度:鋼管中的自流平混凝土的擴展度宜控制在550±75mm。

5)用水量:不宜大于180kg/m3。

6)水泥用量:根據不同設計強度等級,確定不同的水泥用量。高強混凝土不宜大于550kg/m3(含替代水泥的礦物摻合料)。

7)水膠比:應盡量采用較小的水膠比。混凝土水膠比不宜大于0.55。

8)砂率:在滿足混凝土工作性的前提下,應采用較小砂率。

9)泌水量:宜小于0.3ml/m3。

10)宜采用萘系、聚羧酸外加劑。

11)在箱基工程中建議采用混凝土的后期強度,降低混凝土的水泥用量以控制箱基的開裂。

2施工控制

鋼筋混凝土工程有害裂縫的產生,與施工技術措施是否合理有相當影響因素。在各道工序各個環節配置相應技能的熟練人員,按施工組織設計技術方案進行施工。

2.1模板的安裝和拆除

1)模板及其支架應具有足夠的承載能力、剛度和穩定性,能可靠地承受澆注混凝土的自重、側壓力、施工過程中產生的荷載,以及上層結構施工時產生的荷載。

2)安裝的模板必須構造緊密、不漏漿、不滲水,并能保證構件形狀正確規整。

3)安裝模板時,為確保鋼筋保護層厚度,應準確配置混凝土墊塊或鋼筋定位器等。

4)拆除模板前,應對混凝土進行充分的澆水養護,拆除模板后,應馬上涂刷養護液。

5)底模及其支架拆除時的混凝土強度應符合設計的要求。

6)已拆除模板及其支架的結構,在混凝土強度達到設計要求的強度后,方可承受全部使用荷載;當施工荷載所產生的效應比使用荷載的效應更為不利時,必須經過核算并加設臨時支撐。

2.2混凝土的制備和運輸

1)采用預拌混凝土。其質量符合《預拌混凝土》GB/T14902的規定。

2)對品質、種類相同的混凝土,原則上要在同一預拌混凝土廠訂貨,如在兩家或兩家以上的廠家訂貨時,應保證各預拌混凝土廠所用主要材料及配合比相同,制備工藝條件基本相同。

3)混凝土運輸時,應能保持混凝土拌合物的均勻性,不應產生分層離析現象,運送容器應不漏漿,內壁光滑平整,并宜快速運輸。運送頻率,應保證混凝土施工的連續性。

4)運輸車在裝料前應將車內殘余混凝土及積水排盡。當需在卸料前補摻外加劑調整混凝土拌合物的工作性時,外加劑摻入后運輸車應進行快速攪拌。攪拌時間應由試驗確定。

5)運至澆注地點混凝土的坍落度和擴展度應符合要求。

6)由攪拌、運輸到澆搗入模,當氣溫不高于25℃,持續時間不宜大于90min,當氣溫高于25℃,持續時間不宜大于60min。當在混凝土中摻加外加劑時,持續時間據試驗另行確定。

2.3混凝土的澆搗

1)搗前檢查模板及其支架、鋼筋及其保護層厚度、預埋件等的位置、尺寸,確認正確無誤后,方可進行澆搗。

2)混凝土的一次澆搗量要適應各環節的施工能力,以保證混凝土的連續澆搗。

3)對現場澆搗的混凝土要進行監控,運至現場的混凝土坍落度不能滿足施工要求時,采用經試驗確認的可靠方法調整坍落度,嚴禁隨意加水。

4)澆搗剪力墻時,一次澆搗高度以混凝土不離析為準,一般每層不超過500mm,搗平后再澆搗上層,澆搗時要注意振搗到位,使混凝土填充至每個角落。

5)要注意混凝土澆搗的程序。澆搗時要防止鋼筋、模板、定位鋼筋等的移動和變形。

6)混凝土采用快插慢拔,梅花狀布點的方法震搗。每點震搗的時間在10~15秒。振搗要密實,不得漏振,也不得過振,更不得用振搗器拖趕混凝土。

7)分層澆搗混凝土時,注意使上下層混凝土一體化。應在下一層混凝土初凝前將上一層混凝土澆搗完成。在澆搗上層混凝土時,須將振搗器插入下層混凝土50mm左右以便

形成整體。

8)由于混凝土的泌水、骨料下沉,易產生塑性收縮裂縫,此時應對混凝土表面進行壓實抹光;在澆搗混凝土時,如高溫、太陽暴曬、大風天氣,澆搗后立即用塑料膜覆蓋,避免發生混凝土表面硬結。

9)對大體積混凝土,控制澆搗后的混凝土內外溫差、混凝土表面與環境溫差不超過25℃。

10)板類(含底板)混凝土面層澆搗完畢后,在初凝后終凝前進行二次抹壓。

11)按設計要求合理設置后澆帶,后澆帶混凝土的澆搗時間應符合設計要求。

12)施工縫處澆搗混凝土前,將接茬處剔鑿干凈,澆水濕潤,并在接茬處鋪水泥砂漿或涂混凝土界面劑,保證施工縫處結合良好。

2.4混凝土的養護

1)養護是防止混凝土產生裂縫的重要措施,必須充分重視,并制定養護方案,派專人負責養護工作。

2)混凝土澆搗完畢,在混凝土凝結后即須進行妥善的保溫、保濕養護,盡量避免急劇干燥、溫度急劇變化、振動以及外力的擾動。

3)澆搗后采用覆蓋、灑水、噴霧或用薄膜保濕等養護措施;保溫、保濕養護時間,對硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土,不少于7天;對摻用緩凝型外加劑或有抗滲要求的混凝土,不少于14天。

4)底板和樓面等水平結構:混凝土澆搗收漿和抹壓后,用塑料薄膜覆蓋,防止表面水分蒸發,混凝土硬化至可上人時,揭去塑料薄膜,鋪上麻袋或草簾,用水澆透或蓄水養護。

5)在本核芯筒剪力墻等豎向結構中:混凝土澆搗完畢,達到一定強度(1~2天)后,必要時及時松動兩側模板,離縫約3~5mm,在墻體頂部架設淋水管,噴淋養護。拆模后,在墻兩側涂刷養護液,沿外墻周邊包裹聚乙烯彩條布等覆蓋物,避免陽光直照墻面,并連續噴水養護。

3結構構造控制

結構上的構造措施是控制混凝土有害裂縫產生的最有效措施。

在本工程核芯筒施工中,建議采取以下幾條措施對有害裂縫進行控制:

3.1在-18.00標高墊層處附加一層柔性隔離層

由于箱基底板直接支承于-18.00標高的中風化巖上,巖層對2m厚的箱基底板大體積砼有很強的約束力。在大體積混凝土冷卻收縮,徐變過程中,產生強大的摩阻力將導致底板開裂。

為此在墊層和基礎底板之間附加一層柔性隔離層,可以大大減少其約束力。從而減少有害裂縫產生的機率。柔性隔離層可以采用二氈三油或三元一丙,也可以采取瀝青砂的方法。

3.2在核芯筒外壁剪力墻中增加抗裂鋼筋網片,洞口處增加放射抗裂鋼筋

在結構設計時,設計師所關心的是豎向的結構受力鋼筋,對于環向鋼筋,大都僅作構造配筋處理。根據以往的施工實踐中發現環狀結構的有害裂縫主要是豎向裂縫。而混凝土的環向收縮是導致豎向裂縫發生的主要原因,為此在本工程橢圓形結構施工事中在筒體外壁鋼筋保護層內,布置Φ6mm的弧狀鋼筋網片;在洞口處增加抗裂放射細鋼筋的方法,來預控制高聳核芯筒結構豎向有害裂縫的產生。

篇3:鋼筋混凝土現澆樓板裂縫防治技術措施(2)

鋼筋混凝土現澆樓板裂縫防治的技術措施(二)

a、現澆板的混凝土應采用中粗砂。

b、混凝土應采用減水率高、分散性能好、對混凝土收縮影響小的外加劑,其減水率不應低于8%。

c、預拌混凝土的含砂率應控制在40%以內,每立方米粗骨料的用量不少于1000