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大体积混凝土施工温度裂缝控制技术措施浅析
陈保柱
山东诚信工程建设监理有限公司 山东济南 250100
摘要:在高层建筑基础工程、水利水电工程、桥梁工程等施工中,需要一次性
浇筑大体积混凝土,大体积混凝土施工时, 由于水泥水化过程中释放大量的水化
热, 使混凝土结构的温度梯度过大, 从而导致混凝土结构出现度裂缝。本文简要
地探讨了大体积混凝土施工在建筑工程中的技术应用,并对其所产生裂缝的原因
进行了一定的分析,从而相应地提出了几点混凝土施工过程中的结构性裂缝防治
措施。
关键词;大体积混凝土 温度裂缝 控制措施
中图分类号:TU37 文献标识码: A
1 裂缝产生的原因
1.1 水泥的水化热
大体积混凝土结构断面尺寸较大,导热性能差。在升温阶段,由于内部水化
热升温,大体积混凝土的内外形成温差,冷缩的外部收到内部热膨胀约束而处于
受控状态,当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时,会在表面产生裂缝,这是大体
积混凝土产生裂缝的最主要因素。
1.2地基和相邻部件的作用力
大体积混凝土结构在降温开始冷缩阶段,由于受到基础和相邻部件的约束,
会在内部形成拉应力,当拉应力超过其极限抗拉强度时,从约束面产生垂直裂缝。
1.3 外界气温的变化
大体积混凝土在施工期间, 其内部温度取决于浇注温度、水泥水化温度和散热
温度,当外界温度骤然变化时,就会迅速增加大体积混凝土内外温差,产生较大
的温度应力,导致大体积混凝土结构出现裂缝。
1.4 混凝土收缩变形
混凝土中的拌合用水只有少量的参与和水泥水化反应,大部分被蒸发, 蒸发这
部分水是引起混凝土收缩的主要原因之一用水量和水泥用量越高, 混凝土的收
缩就越大,当收缩受到约束力时,因收缩应力引起收缩裂缝。
2 裂缝的控制措施
大体积混凝土很难完全防止裂缝的发生,只能控制裂缝,但是如果重视温度设
计和各种影响因素,可以最大限度的减少裂缝发生。
2.1设计方面
混凝土的设计不仅要考虑荷载的作用,还要考虑结构变形的问题。对于大体积
混凝土,温度收缩应力的影响比荷载效应影响较大。大部分裂缝都是由于降温收
缩导致的,目前工程中在设计方面采取多种方法抑制混凝土的收缩,从而减少裂
缝的发生。
2.1.1配合比的设计
1
对配合比的要求是:既要保证其强度,又要大幅降低水化热,还要有良好的
和易性、可保性、又要降低水泥和水的用量。
混凝土的热量主要来自水泥水化热,因而选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配
置混凝土较好;精心设计混凝土配合比,采用参加粉煤灰和减水剂的“双参”技
术,减少每立方米的水泥用量,已达到减低水化热的目的。
2.1.2加入膨胀剂
为了控制裂缝,施工中采取加入膨胀剂老补偿混凝土收缩的措施,来减小混凝
土收缩开裂问题。目前有三类膨胀剂,硫酸铝钙类、氧化钙和氧化镁类膨胀剂。
硫酸铝钙类膨化剂水化较快,膨胀主要发生在15天前,其膨胀原因是钙矾石在
70e~80e左右可产生分解,氧化钙类膨胀剂水化也较快,在水压力下容易产生
分解。氧化镁类膨胀剂物理化学性质较稳定,其膨胀主要发生在大体积混凝土的
降温收缩阶段,以用于水下等大体积混凝土。
2.1.3 基础上设置滑动层
滑动层这个概念在国家标准中已经采用。依据平面建筑的布置,在基础或者
旧混凝土上设置滑动层,减少对结构的约束力,从而降低温度产生的应力。一般
柔性防水层都可以做滑动层。像碎石垫层、沥青砂可以起到一定
2.1.4 掺加纤维
纤维具备独特的抗拉强度和分散性,能够三维分散在砂浆、水泥混凝土中,抑
制混凝土的早起塑性收缩和裂缝的扩展,大大提高混凝土的各项力学指标, 工
程常用的是钢纤维、聚丙烯纤维和玻璃纤维,增强混凝土的抗裂性。大量的研究
表明,碳纤维能显著改善混凝土是我力学性能和电学性能,具备自感知内部应力、
应变和损伤程度的功能,可实现桥梁、大坝等土木工程的监测和损伤评估,三峡
大坝围堰已经使用过。
2.1.5设计温度钢筋
依据规范温度裂缝的控制标准,按建筑对裂缝的控制等级要求不同,分为两类:
一是不允许出现裂缝;二是允许开裂,但是对裂缝有所限制。配置温度钢筋的目
的是限制裂缝,这类在工程中常用。对于一般的大体积混凝土,配筋率低的,在
大体积混凝土基础表面及内部设置必要的温度配筋, 以改善应力分布
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