大体积混凝土裂缝控制的探讨

大体积混凝土裂缝控制的探讨

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摘要:建筑的高度一直在增加,且其规模日益在扩大,其中应用最多的就是大体积混凝土。高层建筑一般都会设置一个地下室,其主要为混凝土底板且体积达到几千乃至几万米,有一些达到2至3米的基础厚度,其长度在100米以上,这些建筑多数采用的是大体积混凝土。从混凝土结构当前现状来看,其设计理论、设计水平达到了国际水平。文章主要研究了混凝土施工该如何做好裂缝控制工作,同时分析了裂缝有哪些种类且其成因有哪些,最后阐述了该采取哪些措施来控制混凝土施工遇到的裂缝问题。

关键词:大体积混凝土;裂缝控制

一、大体积混凝土简述

现代建筑一定会应用到混凝土施工,其中包括高层楼房以及大型设备等,当然也包括水利大坝之内。体积大无疑是混凝土最大的特征,最小的实体也不会小于1m。混凝土拥有较小的表面系数,水泥可集中释放出水化热,因此其内部温度可快速上升。混凝土若出现较大的内外温差,很可能会导致温度裂缝的出现,进而影响混凝土的结构安全,甚至将导致其无法正常使用,因此必须针对性分析混凝土产生裂缝的原因,这点对混凝土施工来说极其重要。

二、大体积混凝土的裂缝问题

混凝土施工对整体性有一定要求,同时要求不间断浇筑,其结构体量相对较大。混凝土施工需铺设紧密的钢筋,且多数处于复杂的施工条件,它要求施工人员需具备较高技术,且混凝土结构必须达到强度以及刚度等要求,同时还应体现出整体性、耐久性等。通常,混凝土可视为一种脆性材料,其抗拉强度仅达到10%的抗压强度,且很少会发生拉伸变形。正是由于这些特点,导致混凝土在进行结构设计时,不可看到拉应力的出现,或只能看到较小的拉应力,当然混凝土受到自重或是水压这些外荷载的作用下,做到这点对其不是很难。施工期间,温度变化容易使混凝土结构产生拉应力。由于混凝土长期暴露在边,其表面直接接触的是空气、水等物质,气温、水温发生改变都将导致混凝土结构中产生拉应力,进而演变为裂缝,这样严重影响了混凝土结构。

三、裂缝产生的原因

1、结构设计方面

计算结构过程中,先要假定结构物存在一个受力体系,然后假定该受力体系不符合结构的实际状况,这样计算得到的内力将与实际受力相差较大,由此可判断除这些假定外,所产生的应力是导致结构出现裂缝的主要因素。

2、施工不当产生裂缝

混凝土浇筑应重视振捣环节,若振捣方式不合理的话,将导致混凝土发生分层离析或是其表面出现浮浆,进而导致出现开裂现象,当混凝土砂浆流入到较低位置时,混凝土将发生沉降收缩,此时可在其结构厚薄交界部位看到裂缝。混凝土浇筑结束之后,应做好后期养护工作,可在其表面浇水或是覆盖一层薄膜,以防其表面水分被蒸发掉,进而导致出现收缩裂缝。

3、环境的影响

混凝土结构容易受外界气温的影响,进而导致其在施工期间出现开裂现象。当外界气温明显升高时,混凝土将达到更高的浇筑温度。外界温度若开始降低,混凝土温度将随之下降,其内部将发生水化热且与外界温度形成明显温差。外界温度突然下降时,内外混凝土可产生较大温差,这严重影响到混凝土的抗裂能力。

4、水化热的影响

水泥进行凝结硬化时,会释放一些水化热且温度也可快速上升,但由于混凝土具备较低的传热性能,导致其内部热量很难向周围环境进行扩散,进而形成较大的内外温差。温差若在25℃以上时,混凝土产生的内温应力将大于其极限抗拉强度,由此导致温度裂缝的出现,处于降温阶段的混凝土若快速降低其温度,厚板发生收缩将直接产生裂缝。

四、大体积混凝土裂缝控制

1、原材料选用

1)水泥

混凝土之所以会出现温度升高,水泥出现水化热是主要因素,每立方米的混凝土减少10kg的水泥量,其水化热相较于同一强度的混凝土将下降1℃。可见,控制好混凝土的温度,使其温度应力有所下降,可保证混凝土达到一定强度的基础上,合理控制水泥用量。最好选择水化热不是很高的水泥,其中包括大坝和矿渣以及粉煤灰等类型的水泥,也可选用火山灰之类的水泥,这些水泥所含有的碱量都在0.6%以内,对于一些比较重大的混凝土来说,可结合实际情况对其水化热进行测定。

2)拌合水量、水灰比及坍落度

混凝土使用了多少水进行拌合,其水灰比以及坍落度是否会影响其干缩性,其含水量橡胶油水泥量、水灰比等,哪个的影响程度更大,这些问题都值得细细推敲。施工应做到对混凝土进行均匀浇筑,同时还应进行严密振实,将拌合水量以及水灰比,包括坍落度控制在最小范围,可使混凝土具备更小的干缩性。

加入具有碱水或是缓凝,同时具备增塑以及引气等功效的泵送剂,混凝土拌合物将更具流动性,且且粘聚性、保水性也将更好。泵送剂可产生减水及分散等作用,除了可使用水量、水化热有所降低之外,还可使强度得到提高,使放热峰更晚出现,由此避免温度裂缝的出现。

3)外加剂

外加剂可影响混凝土原有的干缩性,使用外加剂可快速提高混凝土的性能,使其水化热峰值有所降低。化学、矿物这两种外加剂必须经试验后才能确定,这样可确保其品种及类型,包括掺量能够满足水泥要求。混凝土添加少量的减水剂,或是加入一些引气剂,混凝土将更具和易性,且其质量也将有所提高,这对实现其质地均匀有很大作用。此外,外加剂可使混凝土具备更好的抗拉性,其抗裂性也将有所增大,同时可减少混凝土所需使用的水泥量以及拌合水量等,当然这要求控制好施工质量。混凝土在加入防裂剂之后,其达到一定强度条件时,水泥用量、混凝土泌水将明显减少,同时还能防止其发生收缩变形。

2、混凝土配合比

混凝土施工应控制好配合比,可通过计算或是进行试配来确定。为了使配合比得到进一步优化,应做到下面几点。

1)尽可能使用最少的水泥。混凝土中添加了外加剂后,其性能有所改善,因此不需要使用以往那么多的混凝土,同时混凝土也将变得更加密实。

2)保证水胶比足够合理。混凝土要具备良好的抗裂性能,水胶比的选用很关键。

3)使密实度保持最大。骨料之间的空隙应尽可能小,可进行连续级配或使用较少的水泥,使混凝土质量得到提高。

3、混凝土浇筑

大体积混凝土,需选择分层连续的方式进行浇筑。浇筑期间,需对混凝土结构进行划分,使其变成多个厚度一致的浇筑层。接着,浇筑时,各层均需由一边朝着另外一边开始浇筑。下层混凝土快要初凝前,需彻底浇筑成功。对混凝土进行分层浇筑时,结构尺寸需控制得当。混凝土浇筑需避免发生离析,对混凝土本身的下落高度进行控制。若≥2m,需选择溜槽或是串筒进行下料。浇筑期间,若泌水相对严重,则从业人员需马上将泌水予以清除。

4、混凝土养护与测温

养护工作,可以说是大体积砼必然不能忽略的施工要点,它有助于下调砼浇筑本身的内外温度,避免砼块体遭到太多的约束。借助砼自身的抗拉力,使砼块体拥有更好的抗裂性能。相应地,在对混凝土进行养护时,需使其拥有合格的抗风以及湿度环境,让它在不错的环境中得到合理地养护。浇筑时,砼本身的内外温度差以及降温速度均需和行业的温控指标相符合。养护时间,需根据混凝土本身的温度应力来作出有效地控制。对保温层进行拆除时,需逐步分层;对混凝土进行保温或是养护时,其表面应当保持湿润。从业人员,需根据之前的控制指标,挑选大体积砼进行浇筑,并选择恰当的养护方法。

结语:

混凝土结构中,裂缝是比较普遍的质量缺陷。它的诞生,下调了混凝土本身的抗渗力,削弱了实体结构整体的使用功能。同时,钢筋也会更快地锈蚀,混凝土将会严重地碳化,材料无法持久使用。该情况下,混凝土自身的承载力也有所降低。所以,我们需对混凝土裂缝作出深刻地研究,做到针对性对待。通过恰当的方法予以处理,施工活动中选择科学的预防措施减少和防治裂缝,确保实体结构能够在安全、平稳的状态下工作。

参考文献:

[1]范德均.建筑工程大体积混凝土裂缝控制与应用[D].重庆大学,2006.

[2]侯雁南.大体积混凝土裂缝控制及处理措施研究[D].山东大学,2007.

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