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摘要围绕各类建筑物或构筑物中大体积混凝土施工中裂缝的概念,产生原因,控制措施,施工中的注意事项等做分析说明,以期望提高大体积混凝土工程的施工质量。
关键词大体积混凝土;裂缝;施工质量;施工工艺
中图分类号TU755文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0049-01
近年来随着人们的生活水平日益提高,民用建筑业随之增加。民用建筑往往采用大体积混凝土结构,其特点是施工技术要求高,水泥水化热使温度升高,会发生因温差变形而引起的开裂。因此,大体积混凝土经常出现的问题是如何控制混凝土温度变形裂缝,从而提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀性能及提高建筑结构的耐久性。
1大体积混凝土裂缝的概念
混凝土结构的裂缝是建筑工程不能有效解决的难题,也是各类建筑物或构筑物中大体积混凝土施工中最容易出现的质量问题。
大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝。
2产生裂缝的主要原因
大量工程实际表明,建筑物由地基沉降、温度变化引起的裂缝约占80%,由荷载引起的裂缝约占20%。主要原理如下:
2.1水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。
2.2外界气温变化
温度应力是由于温差引起温度变形造成的,温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃,并且有较长的延续时间。
2.3混凝土的收缩
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的,而约80%的水分要蒸发,这就会引起混凝土体积的收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。影响其收缩的原因主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种及施工工艺、养护条件等。
3大体积混凝土的裂缝控制
控制混凝土浇筑体因水化热引起的升温、外部的温差和降温速度,防止结构出现有害裂缝是施工的重要问题。采取预防、温控的措施,在大体积混凝土结构设计、材料选择、搅拌、浇筑及施工等方面都应注意对裂缝的控制。
3.1设计方面的要求
1)混凝土的强度等级一般在C35以下较好。竖向结构体可以用高强混凝土以减小截面,而对大体积混凝土底板应在满足抗弯及抗冲切计算要求下,采用C20～C35的混凝土,避免强度越高越好的误区。2)增配承受因水泥水化热引起的温度应力以及为控制裂缝开展的钢筋,以构造筋来控制裂缝。3)当基础布置在岩石地基上时,可在混凝土垫层上设置一毡二油滑动层,避免约束过大开裂;减少断面突变产生应力集中,在转角处和洞口增设构造加强筋。4)大块体基础或箱式、筏式基础不应设置沉降缝和伸缩缝、及竖向施工缝。
3.2材料的选择要求
1)水泥:由于水泥在水化反应过程中产生大量的热量,使大体积混凝土产生较大的温升,引起混凝土变形产生裂缝。根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种,尽量避免采用早强高的水泥。水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。2)用水量:施工过程中严格计量,尽量减少混凝土中用水量,以减少水化热及混凝土收缩。3)粗骨料:应优先采用自然连续级配的粗骨料,粒径不宜过大,否则容易引起混凝土的离析,影响混凝土的质量。4)细骨料:宜采用优质的中、粗砂,细度模数宜在2.6～2.9之间。采用优质的中、粗砂可减少水泥及水的用量,降低混凝土的温升和减少收缩。5)外加剂:掺入一定比例的减水剂,不仅能提高混凝土的和易性,也大大减少了单位混凝土中的水和水泥用量,从而降低了水化热及其收缩。6)外掺料:掺入一定数量的粉煤灰后,能够代替部分水泥以减小水化热,降低混凝土的温升,同时可以改善混凝土拌和物的流动性、粘聚性和保水性。
3.3施工方面的措施
浇筑方案除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外,还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响,常采用的方法有以下几种:
1)全面分层:即在第一层混凝土全面浇筑完毕后,初凝前回头浇筑第二层,如此逐层连续浇筑,直至完工为止。施工时从短边开始,沿长边推进比较合适。2)分段分层:先从底层开始,浇筑至一定距离后浇筑第二层,如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多,所以浇筑到顶后,第一层末端的混凝土还未初凝,又可以从第二段依次分层浇筑。适用于单位时间内要求供应的混凝土较少,结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。3)斜面分层:要求斜面的坡度不大于1/3,适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始,逐渐上移。
3.4施工过程中的温控监测
1)大体积混凝土在施工中必须进行温度控制,除对水泥进行水化热的控制外,还要进行混凝土浇筑温度、结构体升降温、内外温差、降温速度及环境温度的监测等。2)监控时混凝土的浇筑温度是指振捣后位于表面以下50mm～l00mm深处的温度。混凝土浇筑温度的测试每班不少于4次;对内外温差、降温速度及环境温度的测试每24小时不少于6次。3)测温仪表选择温度记录的误差应<±1℃;测温元件的测温误差应<0.3℃,性能和质量必须保证浸入水中能正常工作;安装位置正确、固定牢固,与结构体内钢筋绝热处理,混凝土浇筑时注意保护,使测温准确有效。
4特殊环境的施工注意事项
4.1夏季施工措施
1)尽量缩短混凝土拌和物自拌和楼受料至卸入仓号所占用的水平和垂直运输时间,运输车辆采取必要的遮阳或保温措施。2)提高混凝土的浇注强度,采用合理的铺料方式,减少上下层混凝土的间歇时间,并尽量选择在晚间开仓浇注。3)尽量缩短浇筑前仓面的暴露时间。4)在必要时,在仓面搭设凉棚,避免阳光暴晒混凝土,并可采取仓面洒水降温的方式。
4.2冬季施工措施
1)混凝土既要缓凝,延续水化热峰值的到来.又要防冻,是一对保证大体积砼冬施质量的矛盾。2)缓冲层的设置是质量监督的重要内容之一。3)选择台适的冬施材料,包括缓凝型防冻刺。4)必要的测温措施及分层浇注措施。如浇注厚度、浇注时间、浇注温度及气温等。
5结语
大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能,若不能很好的了解大体积混凝土结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施,那么实际生产当中就很难保证施工质量。因而,在大体积混凝土的施工过程中,应该加强各项控制措施,采取相应手段确保质量。
参考文献
[1]宋勋.浅谈大体积混凝土结构施工技术.建筑工程.
[2]牛紫龙.混凝土施工中温度裂缝的分析与控制.工程建设,2006.
[3]倪平安.大体积混凝土施工过程中质量控制.中国新技术新产品,2010.
[4]尹建江.预拌混凝土质量问题及大体积混凝土施工控制混凝土,2005.
关键词大体积混凝土;裂缝;施工质量;施工工艺
中图分类号TU755文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0049-01
近年来随着人们的生活水平日益提高,民用建筑业随之增加。民用建筑往往采用大体积混凝土结构,其特点是施工技术要求高,水泥水化热使温度升高,会发生因温差变形而引起的开裂。因此,大体积混凝土经常出现的问题是如何控制混凝土温度变形裂缝,从而提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀性能及提高建筑结构的耐久性。
1大体积混凝土裂缝的概念
混凝土结构的裂缝是建筑工程不能有效解决的难题,也是各类建筑物或构筑物中大体积混凝土施工中最容易出现的质量问题。
大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝。
2产生裂缝的主要原因
大量工程实际表明,建筑物由地基沉降、温度变化引起的裂缝约占80%,由荷载引起的裂缝约占20%。主要原理如下:
2.1水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。
2.2外界气温变化
温度应力是由于温差引起温度变形造成的,温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃,并且有较长的延续时间。
2.3混凝土的收缩
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的,而约80%的水分要蒸发,这就会引起混凝土体积的收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。影响其收缩的原因主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种及施工工艺、养护条件等。
3大体积混凝土的裂缝控制
控制混凝土浇筑体因水化热引起的升温、外部的温差和降温速度,防止结构出现有害裂缝是施工的重要问题。采取预防、温控的措施,在大体积混凝土结构设计、材料选择、搅拌、浇筑及施工等方面都应注意对裂缝的控制。
3.1设计方面的要求
1)混凝土的强度等级一般在C35以下较好。竖向结构体可以用高强混凝土以减小截面,而对大体积混凝土底板应在满足抗弯及抗冲切计算要求下,采用C20～C35的混凝土,避免强度越高越好的误区。2)增配承受因水泥水化热引起的温度应力以及为控制裂缝开展的钢筋,以构造筋来控制裂缝。3)当基础布置在岩石地基上时,可在混凝土垫层上设置一毡二油滑动层,避免约束过大开裂;减少断面突变产生应力集中,在转角处和洞口增设构造加强筋。4)大块体基础或箱式、筏式基础不应设置沉降缝和伸缩缝、及竖向施工缝。
3.2材料的选择要求
1)水泥:由于水泥在水化反应过程中产生大量的热量,使大体积混凝土产生较大的温升,引起混凝土变形产生裂缝。根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种,尽量避免采用早强高的水泥。水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。2)用水量:施工过程中严格计量,尽量减少混凝土中用水量,以减少水化热及混凝土收缩。3)粗骨料:应优先采用自然连续级配的粗骨料,粒径不宜过大,否则容易引起混凝土的离析,影响混凝土的质量。4)细骨料:宜采用优质的中、粗砂,细度模数宜在2.6～2.9之间。采用优质的中、粗砂可减少水泥及水的用量,降低混凝土的温升和减少收缩。5)外加剂:掺入一定比例的减水剂,不仅能提高混凝土的和易性,也大大减少了单位混凝土中的水和水泥用量,从而降低了水化热及其收缩。6)外掺料:掺入一定数量的粉煤灰后,能够代替部分水泥以减小水化热,降低混凝土的温升,同时可以改善混凝土拌和物的流动性、粘聚性和保水性。
3.3施工方面的措施
浇筑方案除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外,还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响,常采用的方法有以下几种:
1)全面分层:即在第一层混凝土全面浇筑完毕后,初凝前回头浇筑第二层,如此逐层连续浇筑,直至完工为止。施工时从短边开始,沿长边推进比较合适。2)分段分层:先从底层开始,浇筑至一定距离后浇筑第二层,如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多,所以浇筑到顶后,第一层末端的混凝土还未初凝,又可以从第二段依次分层浇筑。适用于单位时间内要求供应的混凝土较少,结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。3)斜面分层:要求斜面的坡度不大于1/3,适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始,逐渐上移。
3.4施工过程中的温控监测
1)大体积混凝土在施工中必须进行温度控制,除对水泥进行水化热的控制外,还要进行混凝土浇筑温度、结构体升降温、内外温差、降温速度及环境温度的监测等。2)监控时混凝土的浇筑温度是指振捣后位于表面以下50mm～l00mm深处的温度。混凝土浇筑温度的测试每班不少于4次;对内外温差、降温速度及环境温度的测试每24小时不少于6次。3)测温仪表选择温度记录的误差应<±1℃;测温元件的测温误差应<0.3℃,性能和质量必须保证浸入水中能正常工作;安装位置正确、固定牢固,与结构体内钢筋绝热处理,混凝土浇筑时注意保护,使测温准确有效。
4特殊环境的施工注意事项
4.1夏季施工措施
1)尽量缩短混凝土拌和物自拌和楼受料至卸入仓号所占用的水平和垂直运输时间,运输车辆采取必要的遮阳或保温措施。2)提高混凝土的浇注强度,采用合理的铺料方式,减少上下层混凝土的间歇时间,并尽量选择在晚间开仓浇注。3)尽量缩短浇筑前仓面的暴露时间。4)在必要时,在仓面搭设凉棚,避免阳光暴晒混凝土,并可采取仓面洒水降温的方式。
4.2冬季施工措施
1)混凝土既要缓凝,延续水化热峰值的到来.又要防冻,是一对保证大体积砼冬施质量的矛盾。2)缓冲层的设置是质量监督的重要内容之一。3)选择台适的冬施材料,包括缓凝型防冻刺。4)必要的测温措施及分层浇注措施。如浇注厚度、浇注时间、浇注温度及气温等。
5结语
大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能,若不能很好的了解大体积混凝土结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施,那么实际生产当中就很难保证施工质量。因而,在大体积混凝土的施工过程中,应该加强各项控制措施,采取相应手段确保质量。
参考文献
[1]宋勋.浅谈大体积混凝土结构施工技术.建筑工程.
[2]牛紫龙.混凝土施工中温度裂缝的分析与控制.工程建设,2006.
[3]倪平安.大体积混凝土施工过程中质量控制.中国新技术新产品,2010.
[4]尹建江.预拌混凝土质量问题及大体积混凝土施工控制混凝土,2005.