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大体积混凝土结构裂缝控制大体积混凝土结构在建筑行业中普遍存在,这类结构由于其体型庞大、厚度较大,在施工和使用过程中容易产生温度应力、收缩应力等导致的裂缝。为了有效控制这些裂缝的发生,采取了一系列的技术措施,主要包括以下几方面:
1.降低混凝土水化热:通过选择合适的水泥类型(如低热水泥)、优化配合比(减少粉煤灰、矿渣等掺合料比例)以及添加适当的缓凝剂来延缓混凝土的水化过程,从而降低早期温度。
2.分层浇筑与养护:在大体积混凝土结构施工中采用多层浇筑的方式,并且每层之间设置冷却水管进行内部降温;同时,在整个结构内外表面铺设保温材料或覆盖草帘、塑料布等进行保温保湿养护,以减小内外温差。
3.应力控制措施:合理设计结构的配筋方式和分布,增强其抵抗温度变化的能力。此外,还可以通过预埋冷却管路的方式,在混凝土内通入冷水降低内部温度,从而减少因温差产生的拉力。
4.环境监测与反馈调整:利用现代科技手段如传感器、智能监测系统等实时监控混凝土的温度变化情况空心板安装三级技术交底,并根据实际情况动态调整施工方案或养护措施。
5.裂缝修补技术:对于已经出现的微小裂缝采用化学灌浆等方法进行及时修复,防止裂缝扩大影响结构安全性和耐久性。
以上这些方法相互配合使用可以有效提高大体积混凝土结构的质量稳定性。在实际应用中,还需要结合具体工程的特点和条件灵活选择最适宜的技术方案。
三、裂缝控制的材料措施
1.为了减少水泥用量,降低混凝土浇筑块体的温度升高。经设计单位同意,可利用混凝土60d后期强度作为混凝土强度评定、工程交工验收及混凝土配合比设计的依据。
2.采用降低水泥用量的方法来降低混凝土的绝对温升值,可以使混凝土浇筑后的内外温差和降温速度控制的难度降低,也可降低保温养护的费用,这是大体积混凝土配合比选择的特殊性。强度等级在C20~C35的范围内选用,水泥用量最好不超过380kg/m。。
3.应优先采用水化热低的矿渣水泥配制大体积混凝土。所用的水泥应进行水化热测定,水泥水化热测定按现行国家标准《水泥水化热试验方法(直接法)》测定,要求配制混凝土所用水泥7d的水化热不大于250tO/kg。
4.采用5~40mm颗粒级配的石子,控制含泥量小于1.5%。
5.采用中、粗砂,控制含泥量小于1.5%。
6.掺合料及外加剂的使用。国内当前用的掺合料主要是粉煤灰,可以提高混凝土的和易性.大大改善混凝土工作性能和可靠性,同时可代替水泥,降低水化热。掺加量为水泥用量的15%,降低水化热15%左右。外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂。混凝土中掺入水泥重量0.25%的木钙减水剂,不仅使混凝土工作性能有了明显的改善,同时又减少10%拌和用水,节约10%左右的水泥,从而降低了水化热。一般泵送混凝土为了延缓凝结时间,要加缓凝剂,反之凝结时间过早,将影响混凝土浇筑面的粘结,易出现层间缝隙,使混凝土防水、抗裂和整体强度下降。为了防止混凝土的初始裂缝,宦加膨胀剂。国内常用的膨胀剂有UEA,EAS、特密斯等型号。
四、裂缝控制的施工措施
1.混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑,不得留施工缝,并应符合下列规定: (1)混凝土的摊铺厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定,当采用泵送混凝土时,混凝土的摊铺厚度不大于600mm;当采用非泵送混凝土时,混凝土的摊铺厚度不大于400mm。 (2)分层连续浇筑或推移式连续浇筑,其层间的间隔时间应尽量缩短,必须在前层混凝土初凝之前,将其次层混凝土浇筑完毕。层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间。当层间间隔时间超过混凝土的初凝时间。层面应按施工缝处理。
2.大体积混凝土施工采取分层浇筑混凝土时,水平施工缝的处理应符合下列规定:1)清除浇筑表面的浮浆、软弱混凝土层及松动的石子,并均匀露出粗骨料;2)在上层混凝土浇筑前,应用压力水冲洗混凝土表面的污物,充分湿润,但不得有水;3)对非泵送及低流动度混凝土,在浇筑上层混凝土时,应采取接浆措施。
3.混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工以及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求,并应符合下列规定:1)当炎热季节浇筑大体积混凝土时,混凝土搅拌场站宜对砂、石骨料采取遮阳、降温措施;2)当采用泵送混凝土施工时,混凝土的运输宜采用混凝土搅拌运输车,混凝土搅拌运输车的数量应满足混凝土连续浇筑的要求。
4.在混凝土浇筑过程中,应及时清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水灰比一般较大,泌水现象也较严重,不及时清除,将会降低结构混凝土的质量。
5.混凝土浇筑完毕后,应及时按温控技术措施的要求进行保温养护,并应符合下列规定:1)保温养护措施,应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求;2)保温养护的持续时间,应根据温度应力(包括混凝土收缩产生的应力)加以控制、确定,但不得少于15d,保温覆盖层的拆除应分层逐步进行;3)在保温养护过程中,应保持混凝土表面的湿润。 保温养护是大体积混凝土施工的关键环节,其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差值以降低混凝土块体的自约束应力;其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度,充分利用混凝土的抗拉强度,以提高混凝土块体承受外约束廊力的抗裂能力,达到防止或控制温度裂缝的目的。同时,在养护过程中保持良好的湿度和抗风条件,使混凝土在良好的环境下养护。施工人员需根据事先确定的温控指标的要求,来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施。
6.塑料薄膜、草袋可作为保温材料覆盖混凝土和模板,在寒冷季节可搭设挡风保温棚。覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算。
7.对标高位于±0.0以下的部位,应及时回填土;±0.0以上的部位应及时加以覆盖,不宜长期暴露在风吹日晒的环境中。
8.在大体积混凝土拆模后,应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥等措施。
五、大体积混凝土的温控施工现场监测工作
1.大体积混凝土的温控施工中,除应进行水泥水化热的测定外,在混凝土浇筑过程中还应进行混凝土浇筑温度的监测,在养护过程中应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度等监测。监测的规模可根据所施工工程的重要性和施工经验确定,测温的方法可采用先进的测温方法,如有经验也可采用简易测温方法。这些监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况,以及所采用的施工技术措施的效果。为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。
2.混凝土的浇筑温度系指混凝土振捣后,位于混凝土上表面以下50~lOOmm深处的温度。混凝土浇筑温度的测试每工作班(8h)应不少于2次。
3.大体积混凝土浇筑块体内外温差、降温速度及环境温度的测试,每昼夜应不少于2次。
4.大体积混凝土浇筑块体温度监测点的布置,以能真实反映出混凝土块体的内外温差、降温速度及环境温度为原则,一般可按下列方式布置:1)温度监测的布置范围以所选混凝土浇筑块体平面图对称轴线的半条轴线为测温区(对长方体可取较短的对称轴线),在测温区内温度测点呈平面布置;2)在测温区内,温度监测的位置可根据混凝土浇筑块体内温度场的分布情况及温控的要求确定;3)在基础平面半条对称轴线上,温度监测点的点位宜不少于4处;4)沿混凝土浇筑块体厚度方向,每一点位的测点数量,宜不少于5点;5)保温养护效果及环境温度监测点数量应根据具体需要确定;6)混凝土浇筑块体底表面的温度,应以混凝土浇筑块体底表面以上50ram处的温度为准;7)混凝土浇筑块体的外表温度,应以混凝土外表以内50ram处温度为准。
5.测温元件的选择应符合下列规定:测温元件的测温误差应不大于O.3℃;测温元件安装前,必须在浸水24h后,按上述的要求进行筛选。
6.监测仪表的选择应符合下列规定:温度记录的误差应不大于±l℃;测温仪表的性能和质量应保证施工阶段测试的要求。
7.测温元件的安装及保护应符合下列规定:1)测温元件安装位置应准确,固定牢固,并与结构钢筋及固定架金属体绝热;2)测温元件的引出线应集中布置,并加以保护;3)混凝土浇筑过程中,下料时不得直接冲击测温元件及其引出线,振捣时,振捣器不得触及测温元件及其引出线。
混凝土是一种多孔胶凝人造石材,属刚性体,主要特点抗压强度高、抗拉强度低、延伸率微小、易产生收缩裂缝。混凝土工程裂缝最常见出现问题是由于收缩变形受到约束引发的收缩裂缝和由外部荷载作用引发荷载(受力)裂缝。混凝土的裂缝出现是很难避免的,但是能预防和治理的。出现裂缝后根治理裂缝是本次需要解决的问题。
一、混凝土裂缝分类及裂缝出现收集的资料
根据地下工程和防水混凝土的防水要求,对混凝土裂缝而言,可分为有害裂缝和无害裂缝。混凝土的裂缝产生主要是限制条件变形作用引起的,变形作用包括温度变形(水化热、气温、生产热、太阳热)、温度变形(自生收缩、失水干缩、碳化收缩、塑性收缩等)。
1、有害裂缝的基本概念
(1)混凝土结构产生的裂缝对耐久性受到影响;
(2)裂缝有渗漏水;
(3)裂缝贯穿结构层;
(4)混凝土结构的冷缝明显且有渗漏水;
(5)裂缝的深度与构造钢筋相连,形成钢筋串水;
(6)裂缝的宽度大于0.2mm,且不能自愈;
(7)裂缝密度呈网状;
(8)裂缝对结构安全性、稳定性有危害程度。
混凝土制作应有预防措施,防止产生有害裂缝的出现。出现有害裂缝后,应认真进行治理,清除有害裂缝施工用表(检验批)填写范表,保证混凝土结构的安全性、稳定性、耐久性和无渗漏水。
2、无害裂缝的基本概念
(1)裂缝的出现对结构耐久性、安全性、稳定性无影响;
(2)裂缝无渗漏水,且不贯通;
(3)裂缝宽度小于0.2mm,且不渗漏水;
(4)裂缝可自愈。
3、混凝土裂缝治理应收集的资料
(1)混凝土材料资料:水泥用量gbt 50845-2013 小水电电网节能改造工程技术规范,水灰比、砂石比、砂率、外掺料(粉煤灰和外加剂);
(2)混凝土施工资料:施工时环境条件、气象条件、气温条件、浇注混凝土顺序,商品混凝土质量,坍落度损失,降低水化热措施、拆模时间,拆模时间,拆模顺序,混凝土的养护措施;