浅析大体积砼施工裂缝的控制

【摘 要】:论文分析了大体积砼施工裂缝产生的原因,提出了针对性的控制措施。大体积砼施工要做到优化配合比,选用良好级配的骨料,严格控制砂石质量,降低水灰比,并加强施工现场的管理,加以养护。

【关键词】:大体积砼 施工裂缝 成因 控制措施

1 前言

在大体积砼施工中,由于水泥水化热引起砼浇筑内部温度和温度应力剧烈变化,而导致砼发生裂缝现象。因此,控制砼浇筑块体因水泥水化热引起的升温、砼浇筑块体的里外温差及降温速度,防止砼出现温度裂缝是施工技术的关键问题,必须认真对待。

2 大体积砼施工裂缝产生的原因

造成大体积砼施工裂缝的原因是复杂的,而且是综合性的,主要有以下几种:

2.1温度原因

(1)由于温差较大引起的,砼结构在硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,使砼表面和内部温差较大,砼内部膨胀高于外部,此时砼表面将受到很大的拉应力,而砼的早期抗拉强度很低,因而出现裂缝。这种温差一般仅在表面处较大,离开表面就很快减弱,因此裂缝只在接近表面的范围内发生,表面层以下结构仍保持完整。

(2)由结构温差较大,受到外界的约束引起的,当大体积砼浇筑在约束地基(例如桩基)上时,又没有采取特殊措施降低,放松或取消约束,或根本无法消除约束,易发生深进,直至贯穿的温度裂缝。

2.2 沉缩裂缝

当然砼沉缩裂缝在大体积砼(特别是泵送大流态砼)施工中也是非常多的。砼浇筑成型后,养护工作不到位,没有及时地进行表面履盖,表面水份散失过快,导致砼内部与外部不均匀收缩。其表面干收缩大于其内部干收缩值。由于此干缩快慢差而形成的砼表面拉应力,也是砼产生裂缝的重要原因。主要表现在振捣不密实,沉实不足,或者骨料下沉,表层浮浆过多,砼浇筑后,没有及时抹压实(特别是初凝前的二次拌压),且表面覆盖不及时,受风吹日晒,表面水份散失快,产生干缩,砼早期强度又低,不能抵抗这种变形而导致开裂。

在施工中采用缓凝型泵送剂,延缓砼的凝结硬化速度,充分利用外加剂(特别是缓凝剂)的特性,适时增加抹加次数,消除表面裂缝,特别是初凝前的抹压,这对消除表有效的。

3 大体积砼施工裂缝的控制

针对以上所分析的裂缝形成原因,我们可以采用以下措施加以控制:

3.1 严格控制砼的组成材料

大体积砼一般都是采用商品砼和泵送工艺浇筑,泵送商品砼对原材料的技术指标要求很高。因此,首先砼的生产设备的稳定运行和计量的精确应得到有效保障,组成砼的所有材料应符合规范标准的要求,以确保砼的质量。

(1)水泥品种的选择。应根据大体积砼的特点,既要注意水泥的水化热,又要注意水泥的收缩作用,选用低水化热、低收缩的水泥,如抗硫酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥,而不要采用早强型水泥。

(2)掺入粉煤灰,选择减水剂,保证泵送流动度。在尽量少用水泥的基础上,掺入一定量的粉煤灰,以保证胶凝材料的总量。掺入适量的优质粉煤灰可以代替和节约水泥,一般掺量为水泥重量的15%~20%,在加拿大标准中,此掺量值已达到25%。从反应堆厂房底板砼的试块强度分析,粉煤灰的掺量提高,砼的强度稍有降低。粉煤灰在砼中主要起物理填充作用,加强了粉末效应,增加了砼的密实度,可以改善砼的工作度,改善施工性能,减少砼的泌水和离析现象,减少收缩。粉煤灰还能够延缓水化热峰值的出现,降低温度峰值。粉煤灰和减水剂同时掺入砼中,可以降低水灰比,减少水泥浆量,提高砼的可泵性。

(3)粗细骨料的选择。配制大体积砼,应选用细度模数在2.7~3.1之间的含泥量最低的中粗砂,砂率最佳值为0.33,以合理粗细骨料的比例,砂率过高意味着细骨料多,粗骨料少,增加了收缩,对抗裂不利。碎石应采用连续级配、良好粒级的弹性模量低的骨料。其次是砂石的吸水率应尽可能小一些,以利于降低收缩。

(4)砼的配合比设计。应根据施工单位的经验数据,优化合理地选择砼的强度和强度标准差。结合现场的实际要求,合理利用砼的后期强度,如60天、90天或更长时间的强度。

3.2 优化砼的施工过程

砼的抗拉强度远小于抗压强度,这是砼容易开裂的内在因素。普通砼极限拉伸离散性很大,因此在施工中必须创造条件,确保砼均匀密实。砼坍落度各车不要有大的差异,浇筑基础时坍落度可控制在100―140mm,坍落度大时会使表面钢筋下部产生水分,或表层钢筋上部的砼产生细小裂缝。为防止这种裂缝,在砼初凝前和砼预沉后采取二次抹面压实措施。砼浇灌时,搅拌车在卸料前,要求高速运转一分钟,确保进入泵车受料斗的砼质量均匀。

大体积砼的浇筑应合理分段,分层进行,使砼高度均匀上升,砼浇筑应连续进行,间歇时间不能过长,在前层砼初凝前必须把后层砼浇上。浇筑应在室外气温较低时进行,砼浇筑气温不宜超过28℃,在炎热的气候条件下应采取降温措施。

在浇筑砼过程中,应严格按照施工组织设计的施工线路实施浇筑。禁止闲散人员在钢筋上部停留。浇筑施工人员不应在钢筋上部无序走动。采用双层钢筋网时,在上下层钢筋网片之间应设置足够的支撑用钢筋撑脚,以保证钢筋位置正确。在浇筑线路上,铺设临时操作脚手板。所有浇筑人员的工作原则上均应在脚手板上完成,以减少对钢筋网的踩踏次数。临时脚手板随浇筑区域的转移而移动。

3.3 加强砼的养护

在尽量减小砼内部温升的前提下,大体积砼的养护是一项关键工作,必须切实做好。养护主要是保持适宜的温度和湿度条件,保温的目的有两个,一是减小砼表面的热扩散,减小砼表面的温度梯度,防止产生表面裂缝;二是延长散热时间,充分发挥砼强度的潜力和材料松驰特性,使平均总温差对砼产生的拉应力小于砼的抗拉强度,防止产生贯穿性裂缝。潮湿养护的作用:一是刚浇筑不久的砼,尚处在凝固硬化阶段,水化的速度较快,适宜的潮湿条件可防止砼表面脱水而产生干缩裂缝;二是砼在保温(25―40℃)及潮湿条件下可使水泥的水化作用顺利进行,提高砼的极限拉伸和抗拉强度,使早期抗拉能力增长很快。

在施工过程中正确规定拆模时间对防止裂缝的开展关系较大,早期因水泥水化热使砼内部湿度很高,如过早拆模,砼表面温度较低,形成很陡的温度梯度,产生很大的拉应力,这对于早期强度低,极限拉伸小的砼处于不利的温度条件下,就极易形成裂缝。因此大体积砼除要求强度外,还必须防止内外温差太大而引起裂缝。

4 结语

通过以上分析探讨,笔者认为目前大体积砼施工要做到优化配合比,选用良好级配的骨料,严格控制砂石质量,降低水灰比,以降低砼最高温升,降低砼所受的拉应力。同时,要加强施工现场的管理。砼浇筑后,应尽快回填土,加以养护。

参考文献:

[1]GBJ10-89,混凝土结构设计规范[S]

[2]GB50204-92,混凝土结构工程施工及验收规范[S]

[3]JGJ3-88钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程[S]

[4]陈本沛.混凝土结构理论应用的现状与发展[M].大连.大连理工大学出版社,2005