隨著現代社會的高速發展,各種大型建筑的頻繁建設不斷涌現。如大型橋梁、大型碼頭、大型水壩等,給人們的日常生活帶來了許多方便,因此,這些大型建筑建設質量的優劣就顯得相當重要。然而,由于大型建筑的結構特殊,施工技術難度大,卻較易引發許多影響使用安全的質量隱患,如施工裂縫、受力變形等,特別是大體積混凝土結構物,施工裂縫問題尤為突出。因此,解決大型建筑存在的施工問題成了質量控制的當務之急。下面,讓我們一起來探討大體積混凝土施工裂縫的質量控制。
何謂大體積混凝土?有關規范、學著均作了明確的規定,基本一致認為:結構物最小斷面尺寸達到80cm 以上、由水化熱所引起的混凝土內最高溫度與外界環境氣溫之差超過25℃時的混凝土,均稱為大體積混凝土。
大體積混凝土較其他一般鋼筋砼相比,有著以下特征:結構較為笨重厚實、施工技術要求高、混凝土量大等特點。由于其獨特的施工特性,使其在建設和使用的過程中,均會出現不同程度的施工裂縫,嚴重地影響著工程質量的使用。
那么,究竟這些施工裂縫是如何產生的?筆者結合多年工程實踐經驗,根據裂縫產生的原因對大體積混凝土裂縫的類型作了如下歸類:溫差裂縫、收縮裂縫以及安定性裂縫。其中,溫度裂縫是大體積混凝土結構物中較為普遍的一種,也是最為常見的一種裂縫。那么,下面就讓我們來對溫度裂縫的有關方面進行闡述。
1、溫度裂縫
其主要產生原因為混凝土在凝結初期即水化反應期間,水泥釋放出大量的水化熱,由于結構本身體積大,累積在內部的水化熱不易散發,致使內部溫度在一定的時間內不斷上升,而結構表面的熱量則散發較快,因而造成結構內外溫差較大,此時在結構內部產生壓應力,在表面產生拉應力,當溫差產生的拉應力大于混凝土的極限抗拉應力時,便會在結構表面出現溫度裂縫。此外,濕度的變化不均對裂縫的產生也有一定的影響作用。
當混凝土的內部濕度變化很小或較慢而表面濕度變化較大或較快時,在結構表面會產生干縮變形,由于受到內部混凝土的約束,也往往成為導致收縮裂縫產生的主要原因。混凝土是一種脆性材料,在強度形成初期,由于混凝土齡期短,抗拉能力較低,此時如果加上澆筑時各種施工因素的影響,諸如混合料攪拌不均勻、澆筑過程中出現離析等現象,便會在同一結構混凝土中出現抗拉強度不均勻的現象,造成一些抗拉能力偏低的部位,從而成為出現裂縫的薄弱環節。因此,如何降低混凝土澆筑時因水化熱所引起溫差問題,成為防止溫度裂縫產生的技術關鍵。
根據以上理論分析,結合工程實踐,對溫度裂縫的預防與控制主要有以下幾種常見措施。
1.1 在原材料方面進行控制,主要是對水泥、粗骨料及外加劑的控制
1) 宜采用降低水泥用量的方法來降低混凝土內部的水化溫度,使混凝土強度在形成初期的結構內外溫差的控制難度降低,這主要對大體積混凝土在進行配合比設計時作出了較高的要求,因此,在保證混凝土設計強度情況下,應盡可能地降低水泥用量。另外,對于水泥品種,應優先采用水化熱較低的礦渣水泥,并應進行水化熱測定,水泥水化熱測定須按照現行國家行業標準《水泥水化熱試驗方法(直接法)》的有關方法進行,要求所用水泥在澆筑成型后7天強度的水化熱不大于250t0/kg 。
2)對于粗骨料,宜采用改善的骨料級配,夏天溫度較高進行施工時,在拌制混凝土前宜澆水將碎石濕潤冷卻,以降低混凝土的澆筑溫度。
3)在混凝土拌制過程中,摻加一定類型的外加劑,能對起到改善混凝土施工性能的作用,諸如摻加一定比例的減水防裂劑,可減少混凝土的泌水,減少沉縮變形,可提高水泥漿與骨料的粘結力,提高抗裂性能等作用。另外,在摻減水防裂劑后混凝土緩凝時間適當,能在有效防止水泥迅速水化放熱基礎上,避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮。
1.2 在結構設計時對配筋進行優化
在鋼筋混凝土中,拉應力主要由鋼筋承擔,混凝土只起承受壓力的作用。而在素混凝土內部或鋼筋混凝上的邊緣部位,如果結構內出現了拉應力,則須依靠混凝土參與受力作用。因此,一般在設計中,均要求不出現拉應力或者只出現很小的拉應力。但在混凝土澆筑時,內部過高的水化溫度,往往在混凝土內部會產起較大的拉應力。有時溫度應力可超過其他外荷載所引起的應力,因此,根據溫度應力變化規律,在進行結構設計時對結構的配筋應予以優化。當所配的鋼筋直徑細而密時,對提高混凝土抗裂性有較好的效果,因此,可利用所配鋼筋來降低混凝土裂縫出現的程度及概率。
1.3 在施工工藝方面進行控制
1)在氣溫較高澆筑混凝土時,應嚴格控制分層澆筑厚度,以利用澆筑層面進行散熱。
2)根據各地氣候、不同施工季節制定合理的拆模時間,及時對結構表面進行覆蓋保溫,避免表面發生急劇的溫度梯度,特別是施工中長期暴露的混凝土表面或薄壁結構,在寒冷季節應采取保溫措施,防止表面裂縫。
3)合理地對結構進行分縫分塊; 避免基礎過大起伏。
2、結語
溫度裂縫的產生,無論是對大體積混凝土還是對一般結構混凝土的而言,都會不同程度地影響到混凝土結構的耐久性,從而影響到結構的使用安全,只有對其產生原因進行正確理解或認識,才能從根本上予以防治,做到防患于未然,從而確保工程質量。
何謂大體積混凝土?有關規范、學著均作了明確的規定,基本一致認為:結構物最小斷面尺寸達到80cm 以上、由水化熱所引起的混凝土內最高溫度與外界環境氣溫之差超過25℃時的混凝土,均稱為大體積混凝土。
大體積混凝土較其他一般鋼筋砼相比,有著以下特征:結構較為笨重厚實、施工技術要求高、混凝土量大等特點。由于其獨特的施工特性,使其在建設和使用的過程中,均會出現不同程度的施工裂縫,嚴重地影響著工程質量的使用。
那么,究竟這些施工裂縫是如何產生的?筆者結合多年工程實踐經驗,根據裂縫產生的原因對大體積混凝土裂縫的類型作了如下歸類:溫差裂縫、收縮裂縫以及安定性裂縫。其中,溫度裂縫是大體積混凝土結構物中較為普遍的一種,也是最為常見的一種裂縫。那么,下面就讓我們來對溫度裂縫的有關方面進行闡述。
1、溫度裂縫
其主要產生原因為混凝土在凝結初期即水化反應期間,水泥釋放出大量的水化熱,由于結構本身體積大,累積在內部的水化熱不易散發,致使內部溫度在一定的時間內不斷上升,而結構表面的熱量則散發較快,因而造成結構內外溫差較大,此時在結構內部產生壓應力,在表面產生拉應力,當溫差產生的拉應力大于混凝土的極限抗拉應力時,便會在結構表面出現溫度裂縫。此外,濕度的變化不均對裂縫的產生也有一定的影響作用。
當混凝土的內部濕度變化很小或較慢而表面濕度變化較大或較快時,在結構表面會產生干縮變形,由于受到內部混凝土的約束,也往往成為導致收縮裂縫產生的主要原因。混凝土是一種脆性材料,在強度形成初期,由于混凝土齡期短,抗拉能力較低,此時如果加上澆筑時各種施工因素的影響,諸如混合料攪拌不均勻、澆筑過程中出現離析等現象,便會在同一結構混凝土中出現抗拉強度不均勻的現象,造成一些抗拉能力偏低的部位,從而成為出現裂縫的薄弱環節。因此,如何降低混凝土澆筑時因水化熱所引起溫差問題,成為防止溫度裂縫產生的技術關鍵。
根據以上理論分析,結合工程實踐,對溫度裂縫的預防與控制主要有以下幾種常見措施。
1.1 在原材料方面進行控制,主要是對水泥、粗骨料及外加劑的控制
1) 宜采用降低水泥用量的方法來降低混凝土內部的水化溫度,使混凝土強度在形成初期的結構內外溫差的控制難度降低,這主要對大體積混凝土在進行配合比設計時作出了較高的要求,因此,在保證混凝土設計強度情況下,應盡可能地降低水泥用量。另外,對于水泥品種,應優先采用水化熱較低的礦渣水泥,并應進行水化熱測定,水泥水化熱測定須按照現行國家行業標準《水泥水化熱試驗方法(直接法)》的有關方法進行,要求所用水泥在澆筑成型后7天強度的水化熱不大于250t0/kg 。
2)對于粗骨料,宜采用改善的骨料級配,夏天溫度較高進行施工時,在拌制混凝土前宜澆水將碎石濕潤冷卻,以降低混凝土的澆筑溫度。
3)在混凝土拌制過程中,摻加一定類型的外加劑,能對起到改善混凝土施工性能的作用,諸如摻加一定比例的減水防裂劑,可減少混凝土的泌水,減少沉縮變形,可提高水泥漿與骨料的粘結力,提高抗裂性能等作用。另外,在摻減水防裂劑后混凝土緩凝時間適當,能在有效防止水泥迅速水化放熱基礎上,避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮。
1.2 在結構設計時對配筋進行優化
在鋼筋混凝土中,拉應力主要由鋼筋承擔,混凝土只起承受壓力的作用。而在素混凝土內部或鋼筋混凝上的邊緣部位,如果結構內出現了拉應力,則須依靠混凝土參與受力作用。因此,一般在設計中,均要求不出現拉應力或者只出現很小的拉應力。但在混凝土澆筑時,內部過高的水化溫度,往往在混凝土內部會產起較大的拉應力。有時溫度應力可超過其他外荷載所引起的應力,因此,根據溫度應力變化規律,在進行結構設計時對結構的配筋應予以優化。當所配的鋼筋直徑細而密時,對提高混凝土抗裂性有較好的效果,因此,可利用所配鋼筋來降低混凝土裂縫出現的程度及概率。
1.3 在施工工藝方面進行控制
1)在氣溫較高澆筑混凝土時,應嚴格控制分層澆筑厚度,以利用澆筑層面進行散熱。
2)根據各地氣候、不同施工季節制定合理的拆模時間,及時對結構表面進行覆蓋保溫,避免表面發生急劇的溫度梯度,特別是施工中長期暴露的混凝土表面或薄壁結構,在寒冷季節應采取保溫措施,防止表面裂縫。
3)合理地對結構進行分縫分塊; 避免基礎過大起伏。
2、結語
溫度裂縫的產生,無論是對大體積混凝土還是對一般結構混凝土的而言,都會不同程度地影響到混凝土結構的耐久性,從而影響到結構的使用安全,只有對其產生原因進行正確理解或認識,才能從根本上予以防治,做到防患于未然,從而確保工程質量。