混凝土裂縫控制論文
時(shí)間:2022-01-31 05:00:00
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1.認(rèn)識混凝土混凝土是以膠凝材料與骨料(或稱集料)按適當(dāng)比例配合,經(jīng)攪拌、成型和硬化而成的一種石材。按膠凝材料不同,分水泥混凝土、瀝青混凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等;按表觀密度不同,分重混凝土、普通混凝土、輕混凝土;按使用功能不同,分結(jié)構(gòu)用混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐熱混凝土、耐酸混凝土及防輻射混凝土等;按施工工藝不同,又分噴射混凝土、泵送混凝土、振動灌漿混凝土等;為了克服混凝土抗拉強(qiáng)度低的缺陷,人們還將水泥混凝土與其它材料復(fù)合,出現(xiàn)了鋼筋混凝土,預(yù)應(yīng)力混凝土,各種纖維增強(qiáng)混凝土及聚合物浸漬混凝土等;另外,隨著混凝土的發(fā)展和工程的需要,還出現(xiàn)了膨脹混凝土,加氣混凝土,纖維混凝土等各種特殊功能的混凝土。目前,混凝土仍向著輕質(zhì)、高強(qiáng)、多功能、高效能的方向發(fā)展。但是,大體積混凝土由于水泥凝結(jié)硬化過程中釋放出大量的水化熱,形成較大的內(nèi)外溫差,當(dāng)溫差較大超過25℃時(shí),混凝土內(nèi)部的溫度應(yīng)力有可能超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度從而產(chǎn)生溫度裂縫,同時(shí)混凝土降溫階段如果降溫過快,由于厚板收縮,又受到強(qiáng)大的摩阻力,可能導(dǎo)致收縮貫穿裂縫。此外,混凝土本身的收縮也可能造成裂縫的產(chǎn)生。因此大體積混凝土存在的主要問題是控制裂縫。下面淺談一下我在施工過程中控制裂縫的點(diǎn)滴方法:
2.大體積混凝土的澆筑方案大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中多為設(shè)備基礎(chǔ)、高層建筑中的厚大基礎(chǔ)底板等,這類結(jié)構(gòu)由于承受巨大的荷載,整體性要求高,往往不允許留施工縫,要求一次澆筑完畢。因此,每遇到此類結(jié)構(gòu),在施工前,我就定出混凝土的施工方案,可分為全面分層、分段分層、斜面分層三種。
2.1全面分層澆筑方案。是將結(jié)構(gòu)全面分成厚度相等的澆筑層,每層皆從一邊向另一邊推進(jìn)澆筑,要求每層混凝土必須在下面一層混凝土初凝前澆筑完畢。采用該方案時(shí),結(jié)構(gòu)的平面尺寸不宜過大,否則混凝土強(qiáng)度(指單位時(shí)間內(nèi)澆筑混凝土的數(shù)量)過大,造成施工困難。
2.2分段分層澆筑方案將結(jié)構(gòu)適當(dāng)分成若干段,每段再分若干層,逐層逐段澆筑混凝土,該方案適用于厚度不大而面積或長度較大的結(jié)構(gòu)。(3)斜面分層澆筑方案。當(dāng)結(jié)構(gòu)長度較大而厚度不大時(shí),可采用斜面分層澆筑方案。澆筑時(shí)混凝土一次澆筑到頂,讓混凝土自然流淌,形成一定的斜面。這時(shí)混凝土的振搗應(yīng)從下端開始,逐步向上,這種方案較適合泵送混凝土工藝,因?yàn)榭擅馊セ炷凛斔凸芊磸?fù)拆裝。
3分析大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因
3.1干縮裂縫。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。是混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果:混凝土受外部條件的影響,表面水分損失過快,變形較大,內(nèi)部濕度變化較小變形較小,較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束,產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。
3.2塑性收縮裂縫。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn),裂縫多呈中間寬、兩端細(xì),且長短不一,互不連貫狀態(tài)。常發(fā)生在混凝土板或比表面積較大的墻面上,較短的裂縫一般長20~30cm,較長的裂縫可達(dá)2~3m,寬1~5mm。從外觀分為無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)狀和稍有規(guī)則的斜紋狀或反映出混凝土布筋情況和混凝土構(gòu)件截面變化等規(guī)則的形狀,深度一般3~10cm,通常延伸不到混凝土板的邊緣。
3.3沉陷裂縫。沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟,或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致。或者因?yàn)槟0鍎偠炔蛔悖0逯伍g距過大或支撐底部松動等導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)沉陷裂縫。特別是在冬季,模板支撐在凍土上,凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降,致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。
3.4溫度裂縫。溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。混凝土澆注后,在硬化過程中,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大,大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā),導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升。而混凝土表面散熱較快,這樣就形成內(nèi)外的較大溫差。較大的溫差造成混凝土內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí),混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫,這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。
4.對大體積混凝土裂縫采用材料控制技術(shù)
4.1水泥的合理選取。優(yōu)先選用收縮小的或具有微膨脹性的水泥。因?yàn)檫@種水泥在水化膨脹期(1~5d)可產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力,而在水化后期預(yù)壓應(yīng)力部分抵消溫度徐變應(yīng)力,減少混凝土內(nèi)的拉應(yīng)力,提高混凝土的抗裂能力。
4.2骨料的合理選取。選擇線膨脹系數(shù)小、巖石彈性模量低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料,這樣可以獲得較小的空隙率及表面積,從而減少水泥的用量,降低水化熱,減少干縮,減小了混凝土裂縫的開展。
4.3盡可能減少水的用量。混凝土具有雙重作用,水化反應(yīng)離不開水的存在,但多余水貯存于混凝土體內(nèi),不僅會對混凝土的凝膠體結(jié)構(gòu)和骨料與凝膠體間的界面過度區(qū)間的結(jié)構(gòu)發(fā)展帶來影響,而且一旦這些水分損失后,凝膠體體積會收縮,如果收縮產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過界面過度區(qū)間的抗力,就有可能在此界面區(qū)產(chǎn)生微裂縫,降低混凝土內(nèi)部抵抗拉應(yīng)力的能力。
5.加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)混凝土拌合物經(jīng)澆筑搗密后,即進(jìn)入靜置養(yǎng)護(hù)期,其中水泥和水逐漸起水化作用而增長強(qiáng)度。在這期間應(yīng)該設(shè)法為水泥的順利水化創(chuàng)造條件,稱混凝土的養(yǎng)護(hù)。水泥的水化要有一定的溫度和濕度的條件。溫度的高低主要影響水泥水化的速度,而濕度條件則影響水泥水化能力。混凝土如在炎熱氣候下澆筑,又不及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù),會使混凝土中的水分蒸發(fā)過快,出現(xiàn)脫水現(xiàn)象,使已形成凝膠狀態(tài)的水泥顆粒不能充分水化,不能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的結(jié)晶而失去了粘結(jié)力,混凝土表面就會出現(xiàn)片狀或粉狀剝落,降低了混凝土的強(qiáng)度,另外,混凝土過早失水,還會因收縮變形而出現(xiàn)干縮裂縫,影響混凝土的整體性和耐久性。所以在一定溫度條件下混凝土養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵是防止混凝土脫水。
6.摻入外加劑與摻合材料提高混凝土耐久性
6.1粉煤灰。混凝土中摻用粉煤灰后,可提高混凝土的抗?jié)B性、耐久性,減少收縮,降低膠凝材料體系的水化熱,提高混凝土的抗拉強(qiáng)度,抑制堿集料反應(yīng),減少新拌混凝土的泌水等。這些諸多好處均將有利于提高混凝土的抗裂性能。但是同時(shí)會顯著降低混凝土的早期強(qiáng)度,對抗裂不利。試驗(yàn)表明,當(dāng)粉煤灰取代率超過20%時(shí),對混凝土早期強(qiáng)度影響較大,對于抗裂尤其不利。
6.2硅粉。(1)抗凍性:微硅粉在經(jīng)過300~500次快速凍解循環(huán),相對彈性模量隆低10~20%,而普通混凝土通過25~50次循環(huán),相對彈性模量隆低為30~73%.(2)早強(qiáng)性:微硅粉混凝土使誘導(dǎo)期縮短,具有早強(qiáng)的特性。(3)抗沖磨、控空蝕性:微硅粉混凝土比普通混凝土抗沖磨能力提高0.5~2.5倍,抗空蝕能力提高3~16倍。
6.3減水劑。緩凝高效減水劑能夠提高混凝土的抗拉強(qiáng)度,并對減少混凝土單位用水量和膠凝材料用量,改善新拌混凝土的工作度,提高硬化混凝土的力學(xué)、熱學(xué)、變形等性能起著極為重要的作用。
6.4引氣劑。引氣劑除了能顯著提高混凝土抗凍融循環(huán)和抗侵蝕環(huán)境的能力外,能起著降低新拌混凝土的泌水,提高混凝土的工作度,降低混凝土的彈性模量,優(yōu)化混凝土體內(nèi)微觀結(jié)構(gòu),提高混凝土的抗凍性能。
7.結(jié)束語總之,大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的。各類裂縫產(chǎn)生的主要影響因素有幾種:一是結(jié)構(gòu)型裂縫,由外荷載引起的。對外荷載引起的裂縫可通過計(jì)算予以控制;二是材料型裂縫,主要由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的。因此,首先應(yīng)根據(jù)裂縫的特征,分析裂縫產(chǎn)生的原因,再考慮采取相應(yīng)的預(yù)防或處理措施。對混凝土溫度裂縫的預(yù)防首先在配料方面就應(yīng)選用級配良好的骨料,嚴(yán)格控制砂、石的含泥量,降低水灰比以提高混凝土的密實(shí)性和抗拉性能;澆筑混凝土?xí)r可采用分層澆筑加快熱量散發(fā);澆筑混凝土后應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)并應(yīng)注意構(gòu)件升溫、降溫過快而引起過大的溫度應(yīng)力等等。合理配置構(gòu)造鋼筋對預(yù)防裂縫也能起到較好的效果,所以施工中應(yīng)重視有關(guān)構(gòu)造規(guī)定,還要注意在工程實(shí)踐中積累和吸取經(jīng)驗(yàn)。【摘要】大體積混凝土的裂縫問題是實(shí)際工程中長期困擾工程技術(shù)人員的問題,其控制技術(shù)的研究是混凝土結(jié)構(gòu)研究的熱點(diǎn)問題,具有重大的學(xué)術(shù)價(jià)值和潛伏的工程背景。
【關(guān)鍵詞】混凝土;裂縫;干縮;收縮;骨料;水灰比;硬化;添加劑
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