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大体积混凝土裂缝分析及控制

作者:未知

  摘    要:本文研究和探讨的目的在于通过分析大体积混凝土裂缝原因,如何在各个环节中有效组织和控制大体积砼的裂缝控制,把握重点环节,通过某海炼油厂改造项目大体积混凝土基础施工实践证明,针对不同施工条件下采取的降低混凝土水化热的方案经济、高效,切实可行。
  关键词:大体积混凝土;裂缝;控制
  1  混凝土配合比原材料
  (1)水泥。水泥宜采用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,水泥的3d和7d水化热应符合GB 200—2003《中热硅酸盐水泥低热硅酸盐水泥低热矿渣硅酸盐水泥》规定。当采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时,应掺加矿物掺合料,胶凝材料的3d和7d水化热不宜大于240kJ/kg和270kJ/kg。水化热试验方法应按现行GB/T 12959《水泥水化热测定方法》执行。(2)矿粉。矿粉宜选用S105或S95矿粉。掺加矿粉不仅可以提高混凝土和易性、抗渗性,还可以降低混凝土早期水化热。而且矿粉具有自身水化硬化特点,在加水拌合后自行水化硬化并具有强度。当有硅酸盐水泥激发时,其活性可以得到更好的发挥,有利于降低成本。掺矿粉的混凝土配合比与未掺矿粉的同混凝土配合比相比,前期强度有所降低,但后期28d及以后的強度可与未掺矿粉的同混凝土配合比持平并持续增长。低温对其强度增长不利,温度越低强度增长越缓慢,可适当降低其掺量。(3)粉煤灰。粉煤灰宜选用I级或n级粉煤灰。掺加粉煤灰具有改善混凝土性能、提高工程质量、延长混凝土结构物使用寿命,以及节约资源、保护环境等优点。掺粉煤灰的混凝土配合比与未掺粉煤灰的同混凝土配合比相比可降低单位用水量,可以在不改变胶凝材料总量的前提下降低水胶比以及降低水化热、降低成本。但粉煤灰本身不具有水化硬化特点,只有在水泥作用下才能具有强度。前期强度低,后期强度有所增长。低温对其强度增长不利。(4)细骨料。细骨料宜采用中砂,其细度模数宜大于2.3,含泥量不应大于3.0%。严禁使用海砂。(5)粗骨料。粗骨料宜选用粒径5mm~31.5mm的连续级配,含泥量不应大于1.0%。应选用非碱活性的粗骨料。当采用非泵送施工时,粗骨料的粒径可适当增大。
  2  大体积混凝土施工中出现裂缝的原因分析
  结合我国国内行业标准来看,所谓的大体积混凝土是指最小尺寸大于1m的大体积混凝土。这种类型的混凝土在当前城市高架桥建设中有着非常广泛的应用,而导致裂缝问题出现的原因也非常复杂,其中,温度和湿度是诱发大体积混凝土裂缝问题出现的最为主要原因,大体积混凝土具有一定的脆性和不均匀性,如果在最初设计的时候存在着某些方面的不合理,使用的原材料质量不达标等这些问题,都会导致施工中裂缝问题的出现,本篇文章所讲授的高架桥大体积混凝土裂缝主要是温差裂缝和安定性裂缝这两种类型。(1)温差裂缝。这种裂缝主要是指大体积混凝土内外温度差异过大导致的裂缝,导致这种原因出现的因素是水泥水化热,这种热量很容易诱发内外温差过大的情况。从实际来看,这种情况一般发生在大体积混凝土完成浇筑后的第三天,大体积混凝土在最初浇筑的时候往往会产生非常大的水化热,这个时候是非常容易诱发裂缝问题出现的。在拆模的前后阶段,也是容易出现裂缝的,这个时候的大体积混凝土内部温度最容易发生剧烈变化。(2)安定性裂缝。这种类型的裂缝在高架桥施工中也会出现,主要是由于使用的水泥材质不合格导致的,具体的表现就是各种形式的龟裂。在逐步降温和散热过程中,大体积混凝土会有一个缩小的过程,通常来看,体积越大,缩小的越明显。在这个缩小的过程中,如果受到外在的作用力,就会导致内部收缩应力的出现,一旦突破了大体积混凝土能够承受的极限,就会导致裂缝问题的出现。
  3  大体积混凝土裂缝控制措施
  3.1  设置隔离层
  按照由下至上的顺序原设计筏板混凝土依次为保护层、防水层与垫层。在基础施工过程中,当新浇筑混凝土结合保护层混凝土之后,经混凝土降温收缩,三层间的摩擦力较大,将对筏板混凝土产生强大约束力,这于筏板自身及防水层施工影响较大。作为变形变化裂缝产生的主要因素,约束力的减弱及消除,都将降低变形产生的应力。为避免裂缝产生,决定将一层塑料薄膜隔离层设置到垫层之上,厚度为0.4mm,降低底板受到的约束作用,在变形变化影响下,给予底板更大伸缩自由度,防止底板变形破坏防水层。
  3.2  混凝土掺外加剂UEA
  相比常水位,该工程底板筏板底标高较低,基于抗渗规定,原设计选取C35P6作为混凝土标号,且将4%UEA掺加至混凝土内,这种组合模式即可满足P6抗渗等级要求。因本工程为大体积混凝土,抗裂要求高,为此,决定掺加8%UEA-W,以此在满足抗渗要求时,混凝土还富余2%膨胀率,以此有效预防裂缝出现。
  3.3  后浇带设置
  该工程地上主楼共19层,C35混凝土筏板为相应的主楼基础,厚度为2m;裙楼地上2~3层,选取C30防水混凝土底板结合下反梁,厚度为300mm。因荷载作用,极易在完成主体工程后出现结合部裂缝问题,或在施工阶段产生裂缝。为此,原设计将后浇带(宽度800mm)布设于主楼结合裙楼附近。为避免裂缝产生,应在浇筑完两侧混凝土及主楼沉降基本稳定后,再进行后浇带施工,这样可有效防止不均匀沉降,也能够在降温过程中减少对主楼侧大体积混凝土的约束,减小应力。因工期短,任务重,后期决定选用后浇式加强带替代后浇带。相比后浇带,加强带混凝土标号更高,可选取C40P6,并选取12%外加剂UEA-W掺量。
  3.4  材料选择方面
  (1)选取P.O42.5水泥。本工程可选取C35标号混凝土,水泥标号高,可起到减小水泥用量的目的。相比P.O32.5水泥,可大幅度减小单位体积混凝土内产生的水化热。因当地更低水化热矿渣水泥销售较少,为此选择有限。(2)掺入粉煤灰及高效减水剂。水泥可通过少量粉煤灰替代,这样可通过减少水泥用量的方式,达到减小水化热的作用,同时还能对混凝土的和易性加以改善。除此之外,还能适量增加胶凝材料,以此降低水分蒸发后产生的孔隙量,且能起到降低成本的目的。高效减水剂的掺加,可降低混凝土单位用水量,与设计稠度要求相符。同时混凝土和易性的有效提升,不仅符合泵送需求,还能增加凝结时间,减少水化热,避免裂缝产生。
  3.5  施工工艺控制
  (1)较低气温下浇筑,可对混凝土入模温度有效控制。该工程在11底实施浇筑,平均气温在12℃左右。通过一系列施工,混凝土自然散热理想,与大体积混凝土施工相适宜。(2)分层浇筑混凝土,在完成浇筑作业后,可进行2次抹面施工,预防产生表面裂缝。在对混凝土初凝时间充分考虑的前提下,要求完成振捣混凝土4h后,选取长刮尺根据标高进行刮平,且在初凝前,选取抹面机进行磨平、压实,从而闭合收水裂纹。(3)养护选用保温隔热法,保温可选取草袋,保湿可选用塑料薄膜。通过上述措施对水化热的温度上升及降低速度加以有效控制,将其控制在温度指标允许范围内。同时,为防止混凝土表面水分蒸发过快,还应根据实际情况及时浇水,做好养护工作。
  4  结论
  大体积混凝土从配合比原材料到施工的每一个环节都可能会出现问题,因此,严把每个环节的质量关是保证大体积混凝土施工质量的重点。
  参考文献:
  [1] 苏志荣.大体积混凝土浇筑施工中裂缝防治措施的分析[J].江西建材,2017(23):102+108.
  [2] 易定渊.大体积混凝土裂缝的预防[J].江西建材,2017(10):71~72+75.
  [3] 夏玲.大体积混凝土施工的裂缝控制研究[D].湖北工业大学,2017.
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