1概述

大體積混凝土是指最小斷面尺寸大于1m以上的混凝土結構。與普通鋼筋混凝土相比,具有結構厚,體形大、混凝土數量多、工程條件復雜和施工技術要求高的特點。

大體積混凝土在硬化期間,一方面由于水泥水化過程中將釋放出大量的水化熱,使結構件具有“熱漲”的特性;另一方面混凝土硬化時又具有“收縮”的特性,兩者相互作用的結果將直接破壞混凝土結構,導致結構出現裂縫。因而在混凝土硬化過程中,必須采用相應的技術措施,以控制混凝土硬化時的溫度,保持混凝土內部與外部的合理溫差,使溫度應力可控,避免混凝土出現結構性裂縫。

2大體積混凝土裂縫產生的原因

大體積混凝土墩臺身或基礎等結構裂縫的發生是由多種因素引起的。各類裂縫產生的主要影響因素如下:

(1)收縮裂縫?；炷恋氖湛s引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量,用水量和水泥用量越高,混凝土的收縮就越大。選用的水泥品種不同,其干縮、收縮的量也不同。

(2)溫差裂縫。混凝土內外部溫差過大會產生裂縫。主要影響因素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。

大體積混凝土結構一般要求一次性整體澆筑。澆筑后,水泥因水化引起水化熱,由于混凝土體積大,聚集在內部的水泥水化熱不易散發,混凝土內部溫度將顯著升高,而其表面則散熱較快,形成了較大的溫度差,使混凝土內部產生壓應力,表面產生拉應力。此時,混凝齡期短,抗拉強度很低。當溫差產生的表面抗拉應力超過混凝土極限抗拉強度,則會在混凝土表面產生裂縫。

(3)材料裂縫。材料裂縫表現為龜裂,主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量過多而引起的。

3大體積混凝土裂縫控制的理論計算

工程實例:武漢市中環線南段××標段××號橋墩直徑為1.2m,混凝土及其原材料各種原始數據及參數為:

一是C30混凝土采用P.S32.5礦渣硅酸鹽水泥,其配合比為:水:水泥:砂:石子:粉煤灰(單位kg)=158:298:707:1204:68(每立方米混凝土質量比),砂、石含水率分別為3%、0%,混凝土容重為2440kg/m3。

二是各種材料的溫度及環境氣溫:水18℃,砂、石子23℃,水泥25℃,粉煤灰25℃,環境氣溫20℃。

3.1混凝土溫度計算

(1)混凝土拌和溫度計算:公式T0=∑TimiCi/∑miCi可轉換為:T0=[0.9(mcTc+msTs+mgTg+mfTf)+4.2Tw(mw-Psms-Pgmg)+C1(PsmsTs+PgmgTg)-C2(Psms+Pgmg)]÷[4.2mw+0.9(mc+ms+mg+mf)]

式中:T0為混凝土拌和溫度;mw、mc、ms、mg、mf—水、水泥、砂、石子、粉煤灰單位用量(kg);Tw、Tc、Ts、Tg、Tf—水、水泥、砂、石子、煤灰的溫度(℃);Ps、Pg—砂、石含水率(%);C1、C2—水的比熱容(KJ/Kg?K)及溶解熱(KJ/Kg)。

當骨料溫度>0℃時,C1=4.2,C2=0;反之C1=2.1,C2=335。

本實例中的混凝土拌和溫度為:T0=[0.9(298×25+707×23+1204×23+68×25)+4.2×18(158-707×3%)+4.2×3%×707×23]÷[4.2×158+0.9(298+707+1204+68)]=21.02℃。

(2)混凝土出機溫度計算:按公式T1=T0-0.16(T0-Ti)式中:T1—混凝土出機溫度(℃);T0—混凝土拌和溫度(℃);Ti—混凝土攪拌棚內溫度(℃)。

本例中,T1=21.02-0.16×(21.02-25)=21.7℃。

(3)混凝土澆筑溫度計算:按公式TJ=T1-(α?τn+0.032n)?(T1-TQ)

式中:TJ—混凝土澆筑溫度(℃);T1—混凝土出機溫度(℃);TQ—混凝土運送、澆筑時環境氣溫(℃);τn—混凝土自開始運輸至澆筑完成時間(h);n—混凝土運轉次數。

α—溫度損失系數(/h)本例中,若τn取1/3,n取1,α取0.25,則:

TJ=21.7-(0.25×1/3+0.032×1)×(21.7-25)=22.1℃(低于30℃)

3.2混凝土的絕熱溫升計算

Th=W0?Q0/(C?ρ)

式中:W0—每立方米混凝土中的水泥用量(kg/m3);Q0—每公斤水泥的累積最終熱量(KJ/kg);C—混凝土的比熱容取0.97(KJ/kg?k);ρ—混凝土的質量密度(kg/m3)

Th=(298×334)/(0.97×2440)=42.1℃3.3混凝土內部實際溫度計算

Tm=TJ+ξ?Th

式中:Tj—混凝土澆筑溫度;Th—混凝土最終絕熱溫升;ξ—溫降系數查建筑施工手冊,若混凝土澆筑厚度3.4m。則:ξ3取0.704,ξ7取0.685,ξ14取0.527,ξ21取0.328。

本例中:Tm(3)=22.1+0.704×42.1=51.7℃;Tm(7)=22.1+0.685×42.1=50.9℃;Tm(14)=22.1+0.527×42.1=44.3℃;Tm(21)=22.1+0.328×42.1=35.9℃。

3.4混凝土表面溫度計算

Tb(τ)=Tq+4h’(H-h’)ΔT(τ)/H2式中:Tb(τ)—齡期τ時混凝土表面溫度(℃);Tq—齡期τ時的大氣溫度(℃);H—混凝土結構的計算厚度(m)。

按公式H=h+2h’計算,h—混凝土結構的實際厚度(m);h’—混凝土結構的虛厚度(m):h’=K?λ/βK—計算折減系統取0.666,λ—混凝土導熱系數取2.33W/m?K。

β—模板及保溫層傳熱系數(W/m2?K):

β值按公式β=1/(∑δi/λi+1/βg)計算,δi—模板及各種保溫材料厚度(m);λi—模板及各種保溫材料的導熱系數(W/m?K);βg—空氣層傳熱系數可取23W/m2?K。

ΔT(τ)—齡期τ時,混凝土中心溫度與外界氣溫之差(℃):

ΔT(τ)=Tm(τ)-Tq,

若保護層厚度取0.04m,混凝土灌注高度為7m,則:

β=1/(0.003/58+0.04/0.06+1/23)=1.41h’=K?λ/β=0.666×2.33/1.41=1.1H=h+2h’=7.0+2×1.1=9.2(m)若Tq取20℃,則:

ΔT(3)=51.7-20=31.7℃

ΔT(7)=50.9-20=30.9℃

ΔT(14)=44.3-20=24.3℃

ΔT(21)=35.9-20=15.9℃

則:Tb(3)=20+4×1.1(9.2-1.1)×31.7/9.22=33.3℃

Tb(7)=20+4×1.1(9.2-1.1)×30.9/9.22=33.0℃

Tb(14)=20+4×1.1(9.2-1.1)×24.3/9.22=30.2℃

Tb(21)=20+4×1.1(9.2-1.1)×15.9/9.22=26.7℃

3.5混凝土內部與混凝土表面溫差計算

ΔT(τ)s=Tm(τ)-Tb(τ)

本工程實例中:

ΔT(3)s=51.7-33.3=18.4(℃)

ΔT(7)s=50.9-33.0=17.9(℃)

ΔT(14)s=44.3-30.2=14.1(℃)

ΔT(21)s=35.9-26.7=9.3(℃)

若不摻加粉煤灰,其它條件不變,為保證混凝土強度相同,則該配合比設計為:水:水泥:砂:石子(單位kg)=158:351:707:1204,按上述步驟計算,各齡期混凝土內表溫差為:ΔT(3),s=22.1℃,ΔT(7),s=21.5℃,ΔT(14),s=16.0℃,ΔT(21),s=11.2℃。

4大體積混凝土施工技術措施

由于溫差的作用,裂縫的產生是不可避免的。根據計算可以看出,可以采用摻加粉煤灰等有效方法,以降低混凝土硬化過程中混凝土內表的溫差。因而,在施工中采取適宜的措施,能夠避免有害裂縫的出現。

(1)降低水泥水化熱。包括:混凝土的熱量主要來自水泥水化熱,因而選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥配制混凝土較好;精心設計混凝土配合比,采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術,減少每立方米混凝土中的水泥用量,以達到降低水化熱的目的;選用適宜的骨料,施工中根據現場條件盡量選用粒徑較大,級配良好的粗骨料;選用中粗砂,改善混凝土的和易性,并充分利用混凝土的后期強度,減少用水量;嚴格控制混凝土的塌落度。在現場設專人進行塌落度的測量,將混凝土的塌落度始終控制在設計范圍內,一般以7~9cm為最佳;夏季施工時,在混凝土內部預埋冷卻水管,通循環冷卻水,強制降低混凝土水化熱溫度。冬季施工時,采用保溫措施進行養護;如技術條件允許,可在混凝土結構中摻加10%~15%的大石塊,減少混凝土的用量,以達到節省水泥和降低水化熱的目的。

(2)降低混凝土入模溫度。包括:澆筑大體積混凝土時應選擇較適宜的氣溫,盡量避開炎熱天氣澆筑。夏季可采用溫度較低的地下水攪拌混凝土,或在混凝土拌和水中加入冰塊,同時對骨料進行遮陽、灑水降溫,在運輸及澆筑過程中也采用遮陽保護、灑水降溫等措施,以降低混凝土拌和物的入模溫度;摻加相應的緩凝型減水劑;在混凝土入模時,還可以采取強制通風措施,加速模內熱量的散發。

(3)加強施工中的溫度控制。包括:在混凝土澆筑之后,做好混凝土的保溫保濕養護,以使混凝土緩緩降溫,充分發揮其徐變特性,減低溫度應力。夏季應堅決避免曝曬,注意保濕;冬季應采取措施保溫覆蓋,以免發生急劇的溫度梯度變化;采取長時間的養護,確定合理的拆模時間,以延緩降溫速度,延長降溫時間,充分發揮混凝土的“應力松弛效應”;加強測溫和溫度監測?？刹捎脽崦魷囟扔嫳O測或專人多點監測,以隨時掌握與控制混凝土內的溫度變化。混凝土內外溫差應控制在25℃以內,基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以內,并及時調整保溫及養護措施,使混凝土的溫度梯度和濕度不致過大,以有效控制有害裂縫的出現;合理安排施工程序,混凝土在澆筑過程中應均勻上升,避免混凝土堆積高差過大。在結構完成后及時回填土,避免其側面長期暴露。

(4)改善約束條件,削減溫度應力。在大體積混凝土基礎與墊層之間可設置滑動層,如技術條件許可,施工時宜采用刷熱瀝青作為滑動層,以消除嵌固作用,釋放約束應力。

(5)提高混凝土的抗拉強度。包括:控制集料含泥量。砂、石含泥量過大,不僅增加混凝土的收縮,而且降低混凝土的抗拉強度,對混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制時必須嚴格控制砂、石的含泥量,將石子含泥量控制在1%以下,中砂含泥量控制在2%以下,減少因砂、石含泥量過大對混凝土抗裂的不利影響;改善混凝土施工工藝?？刹捎枚瓮读戏?、二次振搗法、澆筑后及時排除表面積水和最上層泥漿等方法;加強早期養護,提高混凝土早期及相應齡期的抗拉強度和彈性模量;在大體積混凝土基礎表面及內部設置必要的溫度配筋,以改善應力分布,防止裂縫的出現。

5結語

在大體積混凝土施工時,準確計算混凝土拌和溫度、混凝土出機溫度、混凝土絕熱溫升、混凝土內部實際溫度、混凝土表面溫度及混凝土內部與表面溫差,有利于選取適宜的施工工藝、采取相應的降溫與養護措施,從而避免出現混凝土溫度裂縫,以保證混凝土結構的工程質量。

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?；炷了z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