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大体积混凝土施工中控制裂缝的综合措施

2013-10-05 01:40 　　大体积混凝土结构在土木工程中常见，如建筑中的设备基础；在高层建筑中地下室底板、结构转换层；各类结构的厚大桩承台或基础底板以及桥梁的墩台等。其上有巨大的荷载，整体性要求高，往往不允许留施工缝，要求一切连续浇筑完毕。另外，大体积混凝土结构在浇筑后水泥的水化热量大，由于体积大，水化热聚积在内部不易散发，浇筑初期混凝土内部温度显著升高，而表面散热较快，这样形成较大的内外温差，混凝土内部产生压应力，而表面产生拉应力，如温差过大则易于在混凝土表面产生裂纹。一般混凝土的硬化过程会产生体积收缩，而且在浇筑后期，混凝土内部逐渐冷却也产生收缩，由于受到基底或已浇筑的混凝土的约束，接触处将产生很大的剪应力，在混凝土正截面形成拉应力。当拉应力超过混凝土当时龄期的极限抗拉强度时，便会产生裂缝，甚至会贯穿整个混凝土断面，由此带来严重的危害。在大体积混凝土结构的浇筑中，上述两种裂缝都应设法防止。
　　一、大体积混凝土产生裂缝的种类、形态
　　1、表面裂缝
　　这种裂缝在混凝土升温阶段和降温阶段都有可能发生，在混凝土热量通过表面向周围环境散发过程中，表面温度低于内部温度，形成内外温差。当这种温差沿着厚度方向呈非线性分布时，引起混凝土的非均匀变形。起初混凝土处于塑性状态，凝结硬化过程中，其弹性模量随强度不断增长，当温差产生的拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土表面产生裂缝。
　　2、贯穿裂缝
　　这种裂缝一般发生在降温阶段，大体积混凝土基础呈降渐收缩状态，降温收缩受到基底及自身约束作用，产生很大的收缩应力（拉应力），当拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土中产生收缩裂缝。这种收缩裂缝有时会贯穿全断面，成为结构裂缝。基底及自身构造约束作用越强，平均温度峰值越高，贯穿裂缝出现的可能性越大。降温阶段经历时间较长，大约从3d～5d开始，延续1个月或更长时间。降温收缩与混凝土硬化收缩呈叠加趋势，硬化收缩会大幅度加剧裂缝出现的可能性与程度。
　　3、深层裂缝
　　深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性。
　　二、大体积混凝土产生裂缝的原因
　　1、水泥水化热引起的温度应力和温度变形
　　2、内外约束条件的影响
　　3、外界气温变化的影响
　　4、砼的收缩变形
　　（1）砼的塑性收缩变形
　　塑性收缩裂缝发生在砼硬化之前，砼仍处于塑性状态，它的产生主要是上部砼的均匀沉降受到了限制，如遇到钢筋或大的砼骨料，或者平面面积较大的砼，其水平方向的减缩比垂直方向更难时，这样会形成不规则的深裂缝。这种裂缝不仅发生在大体积砼之中，一般平面尺寸较大，厚度较薄的结构构件也会出现这种裂缝，防止这种裂缝的最好办法是，连续浇筑与修整抹面，并立即养护，保护砼免受风吹日晒。
　　（2）砼的体积变形
　　砼终凝以后会发生体积变化，既可能收缩也可能膨胀，其变化幅度介于40×10-6和100×10-6之间，温度较高，水泥用量较多，自身体积变形将趋于增大。
　　（3）干燥收缩
　　（4）砼匀质性的影响
　　三、质量控制要点
　　1、施工方案的编制应做到合理，内容包括以下六个方面措施：
　　（1）材料要求和配合比设计；
　　（2）分层分块浇捣措施；
　　（3）混凝土的搅拌、运输和浇筑方案；
　　（4）混凝土降温措施；
　　（5）混凝土的测温措施；
　　（6）养护措施
　　四、质量控制措施
　　1、材料控制
　　（1）水泥：优先采用低强度水泥，水泥含碱量应小于0.6%，此外，应进行水化热检验，7d水化热不宜大于250KJ/Kg。
　　（2）骨料：粗骨料应采取连续级配或合理的掺配比例，含泥量不得大于1%，泥块含量不得大于0.25%；细骨料选用粗砂或中砂，含泥量不得大于1%，泥块含量不得大于0.5%。 （科教论文网 lw.NsEac.com编辑整理）
　　（3）掺合料：优先采用磨细矿粉，因其比粉煤灰更具耐久性，更有效降低每立方米砼中的水泥用量。
　　（4）膨胀剂：掺入适量膨胀剂，它能对砼起补偿收缩作用，减少砼的温度应力，但含碱量不应大于0.75%。
　　（5）外加剂：选用低收缩率的外加剂，应有7d、28d收缩率试验报告，任何龄期砼的收缩率均不得大于基准砼的收缩率、外加剂每立方米砼带入碱量不得超过1Kg，选用高效的缓凝剂和减水剂，减少水泥用量，推迟水化热的峰值期。
　　2、优化混凝土配合比
　　（1）现场砼坍落度：泵送宜为80～140mm，坍落度允许偏差±15mm，到达现场坍落度损失不应大于30mm/h，总损失不应大于60mm。
　　（2）尽可能降低砼的干缩与温差收缩，由于砼最高纯热值温升Tmax与每m3砼内的水泥用量成线性正比关系，应根据选用的原材料不同、水泥试验的富余标号不同，进行各种试配，最后确定最佳配合比。