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大体积混凝土浇筑裂缝原因及预防措施

大体积混凝土浇筑裂缝原因及预防措施

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【摘要】:
GB50496-2009《大体积混凝土施工规范》对大体积混凝土进行了定义:混凝土结构物实体最小尺寸不小于lm的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。

 

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GB50496-2009《大体积混凝土施工规范》对大体积混凝土进行了定义:混凝土结构物实体最小尺寸不小于lm的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。

1 混凝土配合比原材料

1.1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GB200-2003《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3d7d水化热不宜大于240kJ/kg270kJ/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。

1.2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及以后的强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。

1.3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。

1.4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。

1.5粗骨料

粗骨料宜选用粒径5~31.5mm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。

1.6外加剂

宜采用缓凝型减水剂,加入相应成分降低水泥初期水化热或延缓水化放热,能明显改善混凝土的和易性和工作性能。

1.7其他规定

水胶比不宜大于0.55,用水量不宜大于175kg/m3。在保证混凝土性能要求的前提下,宜提高每立方米混凝土中的粗骨料用量,砂率宜为38%~42%。在保证混凝土性能要求的前提下,应减少胶凝材料中的水泥用量,提高矿物掺合料掺量,矿物掺合料掺量应符合相关规范中的要求。

2 大体积混凝土的施工方法与温控措施

2.1 生产质量保证措施

不得使用新鲜水泥,以降低原材料温度。骨料必须进行颗粒级配、含泥量、泥块含量试验。开盘前实测骨料含水率,拌合系统称料准确,保证混凝土搅拌时间,使各原材料搅拌均匀。尽量缩短罐车在现场的等待时间。浇筑完成后及时洒水并用保温材料覆盖养护。如现场具备条件宜采用蓄水养护。

2.2 大体积混凝土施工方法

浇筑方案应根据整体性要求、结构大小、混凝土供应等具体情况而定。

2.2.1跳仓施工法

将超长的混凝土块体分为若干小块体间隔施工,经过短期的应力释放,再将若干小块体连成整体,依靠混凝土抗拉强度抵抗下一段的温度收缩应力的施工方法。跳仓施工法有“抗”与“放”2个方面。跳仓间隔710d,通过跳仓间隔释放混凝土前期大部分温度变形及干燥收缩变形引起的约束应力。初凝后多次细致的压光抹平,消除混凝土塑性阶段的塑性收缩而产生的开裂。在不增加胶凝材料的基础上,尽量提高混凝土的强度,主要从控制原材料性能、优化配合比入手。例如,在规范允许的范围内掺加矿粉或粉煤灰,以此减少用水量,降低水胶比;多次论证减水剂的掺量,以保证混凝土的强度和工作性能;控制骨料的颗粒级配、含泥量和泥块含量等。

2.2.2全面分层

在整个浇筑段内全面分层浇筑混凝土,必须做到第1层全面浇筑完毕后浇筑第2层时,第1层浇筑的混凝土还未初凝,如此逐层进行,直至浇筑完成。浇筑第2层时,振捣棒务必要插入第1层,使层与层间形成整体。这种方法适用于结构的平面尺寸不太大,施工时从短边开始,沿长边进行较适宜。必要时亦可分为两段,从中间向两端或从两端向中间同时进行。

2.2.3分段分层

适宜于厚度不太大而面积或长度较大的结构。混凝土从底层开始浇筑,进行一定距离后回来浇筑第2层,如此依次向前浇筑其他各分层。

2.2.4斜面分层。

适用于结构的长度超过厚度的3倍。振捣工作应从浇筑层的下端开始,逐渐上移,以保证混凝土施工质量。

2.3 大体积混凝土的温控措施

2.3.1 温控指标规定

混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50℃;混凝土浇筑体的里表温差(不含混凝土收缩的当量温度)不宜大于251℃;混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2.0/d

2.3.2 温控措施

除上述配合比原材料的控制方法外,还有几点需要注意:浇筑混凝土前用深井水冲洗碎石让其冷却;采用深井水作为拌合用水;在罐车、地泵管等输送工具表面包裹吸水材料并不断洒水降温。

2.3.3 混凝土测温

1)可采用温度检测仪器,但一般多采用预埋测温管和温度计配套测温的方法。混凝土浇筑厚度均匀时,测位间距为1015m,变截面部位可增加测位数量。根据混凝土厚度,每个测位布置35个测点,分别位于混凝土的表层、中心、底层及中上、中下部位。混凝土表层温度测点宜布置在距混凝土表面50mm处;底层的温度测点宜布置在混凝土浇筑体底面以上50100mm处。

实例,某酒店配套商业楼基础筏板整体长152.8m,宽58m35m,平面布置呈梯形,厚度为500mm600mm800mm,混凝土强度等级为C40,抗渗等级P6

预埋测温管时与钢筋绑扎牢固,以免位移或损坏。配备专职测温人员,对测温人员要进行培训和技术交底。测温人员要认真负责,按时按孔测温,不得遗漏或弄虚作假。测温记录要填写清楚、整洁,换班时要进行交底。根据每次测温记录判断混凝土内温差、混凝土表面与塑料膜内温差,如不超过25℃,表示保温正常;如超过25℃,说明保温措施不满足要求,应采取再加盖一层塑料膜予以保温。当混凝土内与混凝土面温差、混凝土面与室外温差均小于25℃,且降温趋于稳定后,停止测温。

2)当出现下列情况之一时,宜采用水冷却方式控制大体积混凝土温度:经计算或实测混凝土试样的中心温度大于80℃;混凝土的厚度大于2500mm、强度等于大于C50,且混凝土入模温度大于30℃;其他需要控制混凝土的中心温度时。

混凝土浇筑完成后,对混凝土表面进行洒水养护,并铺设保温层。一般保温层由塑料薄膜和草帘组成,如有条件宜采用蓄水养护。在四周筑起临时性的小堤,蓄水养护,水的高度维持在40~60mm,蒸发后及时补充。

3 裂缝成因

1)温度裂缝。混凝土结构在硬化期间水泥释放出大量水化热,聚集在内部的热量不容易散发出来,内部温度不断上升,而表面散热较快,致使表面和内部温差较大,出现裂缝。

2)收缩裂缝。混凝土逐渐散热和硬化过程引起收缩,会产生较大的收缩应力。如果产生的收缩应力超过当时的极限抗拉强度,就会出现收缩裂缝。

3)干燥收缩。混凝土硬化后,在干燥的环境下,内部水分不断散发,致使产生收缩变形,引起裂缝。

4)塑性收缩。在混凝土初凝之前,由于水化反应导致水分急剧蒸发,蒸发的水分不能及时得到补充,引起失水收缩产生裂缝。出现裂缝后,混凝土内部水分加快蒸发,裂缝继续扩大。

5)碳化收缩。主要原因为振捣不密实、骨料下沉、浮浆过多、覆盖不及时等。混凝土的水泥用量和用水量越高,混凝土的收缩就越大。

4 结束语

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。