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关于我

闻宝联,工学博士,教授级高工,天津市市政工程研究院副总工程师,同济大学、天津大学、河北工大、北京交大硕士导师,新加坡《urban transportation &construction》杂志副主编,中国土木工程学会混凝土质量专业委员会委员、混凝土耐久性专业委员会委员,全国混凝土标准化技术委员会委员,中国建筑业协会混凝土分会专家组成员,中国腐蚀与防护学会建筑工程专业委员会委员,中国商品混凝土企业联合会专家委员会主任委员,中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品协会理事,数十项国家重点工程混凝土专项技术指导。

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大体积混凝土施工中的裂缝问题及处理措施  

2016-06-24 06:22:19|  分类: 混凝土质量控制 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 大体积混凝土结构是现代建筑工程中的主要施工材料,其浇筑质量的高低直接关系到土木工程技术 性能的高低。所以在施工过程中,施工人员要对大体积混凝土材料的性能检测予以重视,严格控制混凝土工程的质量,并采取相应的措施保证施工质量,保证安全。 根据严密计算可知: 大体积混凝土容易发产生裂缝,而在施工期间出现的裂缝数量和危害远远超过其使用期间,因此,要控制和防止混凝土产生裂缝,尤其需要注重其施工期间的各个环 节。

 
施工过程中遇到的问题
1. 裂缝问题
混凝土是一种由不同材料组成的非均质体,外部载荷和环境的影响会引起内部产生的初始应力,内部转移,扩散等复杂的现象,因此,混凝土在施工时会 出现裂缝问题。大体积混凝土的特点是混凝土浇筑面和浇筑量很大,混凝土浇筑完毕时由于水泥水化热的影响会使混凝土内部的最高温度在很短时间内达到最大,这 时,如果混凝土内外温差超过25℃,那么在升温和降温阶段就容易发生表面裂缝和收缩裂缝。
裂纹按照深度不同可分为表面裂纹和深度裂纹。表面裂纹一般危害较小,深度裂纹的危害相对来说危害就比较大,有时可能会破坏混凝土结构的完整性和 稳定性。根据其他方面,裂缝的原因可分为温度变化引起的裂缝、地基变化引起的裂缝、设计原因引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、施工工艺的优劣引起的裂缝 等。
大体积混凝土产生的裂缝一般为温度原因产生的裂缝,一方面是由于混凝土内部的原因:大体积混凝土由于水泥水化热导致混凝土内部温度很高,当混凝 土表面的温度和气温相差较大时就会产生温度收缩裂缝。混凝土的膨胀系数为每摄氏度0.00001,温度每变化10℃,混凝土会产生0. 01%的先膨胀或收缩。另外如果混凝土被约束变形,在结构中会产生应力,混凝土具有抗拉强度即温度裂缝性能,当应力超过混凝土的这种性能时,地基就会变形 产生裂缝。由于地基不均匀的沉降的垂直或水平方向的位移产生了额外的应力结构,除了混凝土结构的抗张强度,从而导致结构开裂。为了防止钢筋锈蚀,应根据规 范控制裂缝宽度进行设计,采用适当的保护层厚度。还有施工工艺的优劣引起的裂缝,在施工过程中,对混凝土的施工工艺的要求是比较高的,如果在施工过程中施 工工艺不规范,在后期使用中产生裂缝的可能性会增大。
 
2.大体积混凝土在施工过程中遇到的其他问题
首先,在施工过程中,大体积混凝土的浇筑和振捣过程中,应保证在每一处混凝土初凝以前就被上了一层新的混凝土覆盖并振捣完毕,而且还应考虑结构 的大小、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。其次,在大体积混凝土的养护阶段,要注意控制混凝土的内外温差,这 就要求应注意保持适宜的温度和湿度,以此来促进混凝土强度的正常发展和防止产生混凝土裂缝并阻止其发展。大体积混凝土的养护不仅要满足强度增长的需要,还 要通过控制伤工的温度来防止因温度变形引起混凝土的开裂。最后,大体积混凝土在拆模时,混凝土的温差不得超过20℃。
大体积混凝土产生裂缝的原因分析
 
1. 混凝土自身收缩的影响
混凝土收缩现象就是其在空气中硬结时体积较小的现象。在不受外力的情况下,混凝土的这种变形受到外部约束时,将在混凝土中产生拉应力,导致混凝土开裂。在硬结初期主要是水泥石水化凝固硬结过程中产生的体积变化,后期主要是混凝土内部自由水分的蒸发而引起的收缩变形。
 
2.水泥水化热的影响
在水泥的水化过程中( 主要是浇筑后的5-7 天左右) ,水泥会放出大量的热,由于混凝土内外表面的散热条件不尽相同,因此混凝土中心的温度很高,而外部温度不高,这就导致了混凝土内外的温度梯度,内部产生压 应力,表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。
 
3.混凝土材料的影响
混凝土的裂缝主要是受本身的收缩受到的约束而产生的拉应力超过其抗拉强度而产生的。混凝土本身的收缩由其自身材料所控制,混凝土的材料包括泥土 和水、砂石、外加剂和掺合料等。混凝土的收缩值和强度值因水泥种类和水泥的用量不同而不同,我们所关注的水泥细度问题中,水泥越细混凝土就越容易裂缝。砂 石的含量越高混凝土也越容易裂缝,这是因为骨料表面所带的泥份阻碍了骨料和水泥浆之间的粘结程度,弱化了界面结构,因而导致了混凝土抗拉强度的降低。另外 实验结果表明,掺加化学外加剂的混凝土的干缩值较大,且不同的化学外加剂对混凝土的干缩值影响不同。此外,结构设计和施工过程中的一些因素也对大体积混凝 土产生不同程度的影响。
 
对大体积混凝土产生裂缝问题的处理措施
 
混凝土的裂缝问题直接决定了施工效果的优劣,直接关系到工程的质量和经济效益,所以裂缝问题的解决在施工工程中相当重要,但是它又是施工过程中避免不了的土木工程现象,不过对其进行处理的办法还是有的。
 
1.恰当选择原料
在骨料的选择上,可按照施工条件,尽量选择大粒径的中粗砂、有良好级配的石子。这样既可以减少用水量,也可减少相应的水泥用量和混凝土的收缩和泌水现象。
对于水泥的选择,大体积混凝土产生裂缝的主要原因是水泥化过程中释放了大量的热。因此,在大体积混凝土施工过程中应尽量使用低热或者中热的水 泥,并尽可能地降低混凝土中的水泥用量,从而降低混凝土温度的上升,提高混凝土硬结后的体积稳定性。还可以通过适当增加活性细掺料代替水泥来保证减少水泥 用量后混凝土的强度和坍塌度不受损失。在掺加外加料和外加剂方面,适当掺加粉煤灰可减少水泥用量,从而降低水化热,但掺加量不可大于掺加适量的减水剂,这 样可有效增加混凝土的流动性,且能提高水泥的水化率,增强混凝土的强度,从而降低水化热,明显延缓水化热的释放速度。
2.防止水泥热化
水泥热化会导致大体积混凝土的裂缝问题,因此,需对水泥热化进行防止,比如,精心设计配合比; 增配构造设计,提高抗裂性能等。
 
3.施工质量的控制措施
在大体积混凝土施工质量的控制上,原材料环节的质量控制非常重要,首先要对水泥进行编号,其次要对粗骨料和细骨料中的颗粒含量进行严格的级配, 最后就是要对一些外加剂和骨料含水量等多加注意。认真做好施工过程中的技术层面的工作,对实际问题要认真分析,适当调整各种材料的配比技术,应和具体的施 工设备的变 化而改变具体的施工措施。
在大体积混凝土这种繁琐复杂的工程中,对它各个环节的工作要求都十分严格,要求施工人员对其严肃对待。在施工的许多方面,要严格保证施工的质量,做好周密的安排,而且要及时运用优质的施工技术,及时对裂缝问题进行处理,真正做好混凝土的施工工作。
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