浅谈基础大体积混凝土施工中的裂缝防治
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作者: 刘平娟
摘要:文章结合工程实例分析了基础大体积混凝土裂缝产生的原因、机理,并针对产生裂缝的原因提出了一套减少裂缝的有效措施,具有一定的实际意义。
关键词:大体积混凝土;裂缝;原因;措施
基础大体积混凝土裂缝控制是建筑施工中的一个难题。它的表面系数较小,水泥水化热释放较集中,内部升温较快。混凝土内外温差较大时,会使混凝土产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用。为确保基础大体积混凝土施工质量,除要满足强度等级、抗渗要求外,关键要严格控制混凝土在硬化过程中水化热引起的内外温差,防止因温度应力而造成混凝土产生裂缝。以笔者管理的工程为例,该工程地下2层,地上27层,基坑深9.7米,筏板基础厚约900mm。为保证底板大体积混凝土施工质量,主要采取的裂缝防治措施阐述如下:
一、产生裂缝的主要原因
第一,水泥水化热:水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热,实际上内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初3-5天。
第二,外界气温变化:大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差。应采取温度控制措施,防止混凝土内外温差引起的温度应力。
第三:混凝土的收缩:混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。
二、主要控温防裂技术措施
首先,严格控制原材料质量。水泥采用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥,粗骨料选用粒径较大、级配良好,抗压强度较高的碎石,细骨料选用平均粒径较大的中、粗砂。另外,由于混凝土的浇筑方式为泵送,为了改善混凝土的和易性,考虑掺加适量的粉煤灰。粉煤灰的掺量控制在10%以内。浇筑前所有原材料均按有关规范抽检其质量指标。浇筑过程中,由施工单位不定期抽检商品混凝土搅拌站所用原材料质量,发现问题及时纠正。其次,按高性能混凝土确定配合比。按照国家现行《混凝土结构工程施工及验收规范》、《普通混凝土配合比设计规程》及《粉煤灰混凝土应用技术规范》中的有关技术要求进行设计。再次,采用补偿收缩混凝土技术。采用补偿收缩混凝土是防止超规范裂缝出现的可行办法之一。我们筛选出优质膨胀剂,并在掺量及膨胀条件上予以充分考虑,为取得良好的防裂效果创造了必要条件。最后,采取严格的养护措施。该工程采用了三项养护措施:混凝土表面收光后立即覆盖一层塑料薄膜,以防止早期失水出现塑性裂缝;根据测温结果,适时在塑料薄膜上覆盖2-3层棉毡保温;在塑料薄膜下适时补水,以保证水泥和膨胀剂发挥补偿收缩作用的充分条件。
三、施工中注意的问题
第一,保证混凝土浇筑质量。浇筑采用“一个坡度、层层浇筑、一次到顶”的方针。根据混凝土泵送时形成的坡度,在上层与下层布置两道振捣点。第一道布置在混凝土卸料点,主要解决上部振实;第二道布置在混凝土坡角处,确保下部混凝土的密实。先振捣料口处混凝土,以形成自然流淌坡度,然后全面振捣。为提高混凝土的极限拉伸强度,防止因混凝土沉落而出现裂缝,减少内部微裂,提高混凝土密实度,还采取二次振捣法。在振捣棒拨出时混凝土仍能自行闭合而不会在混凝土中留孔洞,这时是施加二次振捣的合适时机。由于泵送混凝土表面水泥较厚,在浇筑2-6小时后,先用长刮尺按标高刮平,然后用木抹反复搓压数遍,使其表面密实,在初凝前用铁板压光。既能较好地控制混凝土表面龟裂,又能减少混凝土表面水分散发。
第二,加强混凝土的养护及测温工作。为防止混凝土内外温差过大,造成温度应力大于同期混凝土抗拉强度而产生裂缝,应根据当时的施工情况和环境气温,采用了混凝土表面进行覆盖,用麻包片和塑料布覆盖两层,减少内外温差。为及时掌握混凝土内部温度与表面温度的变化值,在基础内埋设测温点20个,深度分别设在板中及距表面10厘米处,分别测量中心最高温度和表面温度,测温管均露出混凝土表面12厘米。测温工作在混凝土浇筑完毕后进行,测温频率按持续28天考虑。具体安排是:1-3天,每两小时测温1次;4-8天,每4小时测温1次;9-15天,每6小时测温1次;16-20天,每12小时测温1次;21-28天,每24小时测温1次。从测温曲线图中可以看出,基础混凝土浇筑后,中心最高温度发生在第四天,最高温度55.1摄氏度。混凝土中心与表面温度升降基本同步上升,在前10天温差始终保持在8摄氏度-12摄氏度左右,远远低于不安全温差25摄氏度,后18天温差保持在3摄氏度左右,说明温差控制理想。
四、结束语
该工程基础底板混凝土养护期满后,通过检查,混凝土内实外光,质量良好,经检查未发现温度裂缝,可见完善的养护及选料等措施等起到了良好效果。
参考文献:
1、建筑施工手册编写组.建筑施工手册[M].中国建筑工业出版社,1997.
2、刘海卿.大体积混凝土温度裂缝控制机理分析[J].辽宁工程技术大学学报,1998(1).
(作者单位:河北省保定市市政公用工程建设监理有限公司)
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