大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因及其預防控制措施
三、裂縫的防治措施
1.設計措施
?。?)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(chǎn)出“高強、高韌性、中彈、低熱和高抗拉值”的抗裂混凝土。
?。?)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。
?。?)避免結構突變產(chǎn)生應力集中。在易產(chǎn)生應力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強措施。
?。?)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。
?。?)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(jù)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(yōu)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(chǎn)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(nèi)的拉應力,提高混凝土的抗裂能力。
?。?)適當攙加粉煤灰?;炷林袚接梅勖夯液螅商岣呋炷恋目?jié)B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。
?。?)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(shù)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(nèi),砂在2%以內(nèi))??刂扑冶仍?.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(guī)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。
?。?)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(nèi)部應適當預留一些孔道,在內(nèi)部通循環(huán)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(fā)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(jù)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(nèi)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(nèi)外溫差,但不可避免地招致混凝土體內(nèi)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(nèi)熱量遲早是要散發(fā)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(chǎn)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?;炷帘盟蜁r,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(chǎn)生的原因很多,但只要嚴格按規(guī)范規(guī)定施工,認真積極的探索裂縫產(chǎn)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.