浅谈大体积混凝土裂缝的原因及预防措施

浅谈大体积混凝土裂缝的原因及预防措施

摘要:大体积混凝土硬化时由于要释放出大量的水化热,将导致混凝土内部温度过高,经常出现很多裂缝,是工程实践中存在的常见问题,会使许多高层建筑底板和地下室的外墙混凝土出现裂缝,所以如何减少大体积混凝土的裂缝对保证工程质量显得非常重要,本文从设计,施工及选材等几个方面来分析大体积混凝土结构出现裂缝的原因,并讨论了相应要采取的措施.

关键词:大体积混凝土;裂缝;原因;预防

随着经济的发展,大型工程如高层建筑,超高层建筑,水坝,地下工程等愈来愈多,这些工程不仅占地面积大,混凝土的使用量也大.由于大体积混凝土硬化时要释放出大量的水化热,导致混凝土内部温度过高,经常出现很多裂缝.在全国调查的高层建筑地下结构中,底板出现裂缝的现象占调查总数的20%左右,地下室的外墙混凝土出现裂缝的现象占调查总数的80%左右,这些裂缝的出现势必影响到结构的整体性和耐久性.所以减少大体积混凝土的裂缝显得至关重要.本文从设计,施工及选材等几个方面来分析大体积混凝土结构出现裂缝的原因并给出相应需采取的措施.

1.设计方面

1.1原因:

随着高层和超高层建筑物不断出现,大体积混凝土的强度等级日趋增高,出现C40一C55甚至更高强度等级的高强混凝土,设计强度过高,水泥用量过大,必然造成混凝土水化热过高,混凝土块体内部温度高,混凝土内外温差超过30~C以上,温度应力容易超过混凝土的

抗拉强度,产生开裂.因此竖向受力结构可以用高强混凝土减小截面,而对于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-C30的混凝土,利用后期强度It60,避免设计上\"强度越高越好\"的错误概念.

1.2采取的措施:

(1),大型工程考虑到建设周期长的特点,在保证基础有足够强度,满足使用要求的前提下,可以利用混凝土R60或R90的后期强度,这样可以减少混凝土中的水泥用量,以降低混凝土浇注砌体的温度升高.

(2),大体积混凝土基础除满足承载力要求外,还应增配承受因水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开裂的钢筋,以控制裂缝.一般情况,当板的厚度大于2米时,除应沿板的上,下表面布置纵,横方向的钢筋外,尚应沿板的厚度方向间距不超过lm设置与板面平行的构造钢筋网片,其直径宜为фl2-фl6.间距宜为100—150mm,如图l(a),(b)所示:

图1 厚板的构造钢筋设置

另外为防止大承台水平裂缝,四周宜加设暗梁,梁宽600～800,构造钢筋如图1(c)所示.

(3),避免结构突变(或断面突变)产生应力集中,转角和孔洞处增设构造加强筋.

图2结构突变处的构造钢筋设置

(4),以预防为主,在设计阶段就应考虑到可能漏水的内排水措施,以及施工后的经济可靠的堵漏方法.

2.施工方面:

2.1原因;施工段的划分及浇注顺序不合理,模板使用不当,钢筋没有检测或锈蚀严重或运输过程中严重变形,以及混凝土浇注过程中配合比,水灰比过大,养护不当等等,都可能引起大体积混凝土结构的变形裂缝.

2.2采取的措施:

(1),混凝土浇注时可采用分层连续浇注或推移式连续浇筑,不得留施工缝,并应符合下列规定:

(a),混凝土的摊铺厚度应根据所用振捣器的使用深度及混凝土的和易性确定,当采用泵送混凝土时,混凝土的摊铺厚度不大于600mm;当采用泵送混凝土时,混凝土的摊铺厚度不大于400mm.

(b),分层连续浇注或推移式连续浇筑,其层问的间隔时间应尽量缩短,必须在前层混凝土初凝之前,将其次层混凝土浇筑完防止冷缝出现.层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间,否则,该层面须按施工缝处理.

(c),由于混凝土坍落度比较大,会在表面钢筋下部产生水分,或在表层钢筋上部的混凝土因失水开裂.为了防止出现这种裂缝,在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施,有必要时,须进行研磨处理.

(d),混凝土浇注前应予埋设028～巾32冷却水管,一般管的间距宜为1500—1800mm,当混凝土板厚大于3m时,管的间距宜为1200—1500mm,层距即为混凝土浇注层厚度,管

的排列如图3所示:

图3冷却水管的布置

以保证混凝土温度不会升的太快或降的太快,同时埋设测量管.测量管的长度要不等,分别埋设在不同的部位,其下端部要堵严.防止渗进水,上口应用棉丝塞好,防止溅进水泥浆,并在测温管位置处做标志,便于保温后查找.

(e)混凝土浇注过程中,如混凝土表面有泌水应及时清除.

(2),混凝土浇注顺序:严禁使用从一边向另一边推移,一般从中间向两边或由两边同时开始向中间浇筑.

(3),混凝土的拌制,运输必须满足连续浇注施工以及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求,并应符合下列规定:

(a)当炎热季节浇注大体积混凝土时,混凝土搅拌场站宜对砂,石骨料采取遮阳,降温措施.

(b)当采用泵送混凝土施工时,混凝土的运输必须采用混凝土搅拌运输车,混凝土搅拌运输车的数量应满足混凝土连续浇注的要求.

(4),混凝土浇注完毕后,应及时按温控技术措施的要求进行保湿,养护,并应符合下列规定:

(a)保温养护措施,应使混凝土浇注块体的里外温度及降温速度满足温控指标的要求.

(b)保湿养护的持续时间,应根据温度应力加以控制,确定,但不能少于15d,保温覆盖层的拆除应分层逐步进行.

(c)在保温养护过程中,应保持混凝土表面的湿润.

(d)保温材料可用塑料薄膜,草袋,在寒冷季节可搭设挡风保温棚.覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算.

保温养护是大体积混凝土施工的关键环节,其目的主要是降低大体积混凝土浇注块体的内外温差值以降低混凝土块体的自约束应力;其次是降低大体积混凝土浇注块体的降温速度,充分利用混凝土的抗拉强度,以提高混凝土块体承受外约束力的抗裂能力,达到防止或控制温度裂缝的目的.同时,在养护过程中保持良好的温度和通风条件,使混凝土在良好的环境下养护.

(5),对标高±0.000以下的部位,应做到及时回填;±O.000以上的部位应及时加以覆盖,不宜长期在外风吹日晒.

(6),大体积混凝土拆模后,应采取预防寒潮袭击,突然降温和剧烈干燥等措施.

3.材料方面

3.1为了减少水泥用量,降低混凝土浇注块体的温度升高,经设计单位同意,可利用混凝土60d后期强度作为混凝土强度评定,工程交工阶段及混凝土配合比设计的依据.

3.2为了降低水泥用量,可采用掺加粉煤灰的办法,使混凝土强度热化缓慢,降低混凝土的绝对温升值,并且通过参加粉煤灰可增加混凝土的和易性,提高其后期强度,从而降低水化

热,一般掺加量为水泥用量的30%左右.

4.结束语

大体积混凝土施工最关键技术是裂缝控制.它受设计,施工,材料及环境多方面因素的影响,只要我们从每个环节人手把好关,大体积混凝土的裂缝问题加以控制,从而保证混凝土的强度及耐久性.

依据标准及参考文献:

[1]国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010—2002

[2]国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2002

[3]国家标准《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJl46—1990