大体积混凝土结构裂缝施工控制措施
| 适配人群 | 土建工程师,混凝土工长,施工技术员 | 使用场景 | 大体积浇筑,基础底板施工,地下结构施工 |
|---|---|---|---|
| 制定目的 | 大体积混凝土容易因为内部温度太高、降温太快而裂开。夏天浇筑时太阳晒得厉害,冬天又怕冻住。温差一大,混凝土自己就撑不住了。 | ||
| 适用范围 | 只管工地现场浇筑的大体积混凝土,比如厚基础、大承台这些。 | ||
| 职责分工 | 工长盯浇筑过程,技术员测温度,材料员把好水泥砂石关,工人按要求振捣盖被子。 | ||
| 管理要求 | 用低热水泥、加减水剂、夏天给砂石浇水、冬天预热模板、埋管通水降温、顶面盖严实。 | ||
| 监督与检查 | 施工员每天查三遍覆盖情况,质检员随机测温,发现没盖好或温度超差马上停工整改,重复出问题扣当班工资。 | ||
一、概述
美国混凝土学会的定义:任何现浇混凝土,其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题,即最大限度减少开裂影响的,即称为大体积混凝土。
日本建筑学会的标准的定义是:结构断面最小尺寸在80cm以上;水化热引起混凝土内的最高温度和外界气温之差,预计超过25℃的混凝土,称为大体积混凝土。
我国有的规范认为:当基础边长大于20米,厚度大于1米,体积大于400立方米时称为大体积混凝土。
大体积混凝土结构的截面尺寸较大,裂缝一般在混凝土浇注短期内形成,此时设计荷载尚未作用于结构上,因此由外荷载引起裂缝的可能性很小。但由于水泥的水化作用是放热反应,大体积混凝土自身又具有一定的保温性能,因此其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多,而在混凝土升温峰值过后的降温过程中,内部降温速度又比其表层慢得多,在这些过程中,混凝土各部分的温度变形及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生的温度应力,是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时,混凝土就会出现裂缝。
本文着重介绍大体积混凝土施工裂缝控制。
二、裂缝产生的原因
大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素如下:
1、水泥水化热的影响
水泥水化过程中要产生一定的热量,是大体积混凝土内部热量的主要来源。由于大体积混凝土截面厚度大,水化热聚集不易散失,引起急剧升温。由于混凝土导热性能较差,浇注初期混凝土的弹性模量和强度都很低,对水化热急剧升温引起变形约束不大,温度应力也就较小。随着混凝土龄期增长,弹性模量和强度相应提高,对混凝土降温收缩变形的约束愈来愈强,即产生温度应力,当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时,便开始产生温度裂缝。
2、混凝土收缩的影响
混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形,受到外部约束时,将在混凝土中产生拉应力,使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化,后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。
3、外界气温湿度变化的影响
大体积混凝土结构在施工期间,外界气温的变化对预防大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部温度是由浇筑温度、水化热的绝热温升和结构散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系,外界气温愈高,混凝土的浇筑温度也就会愈高;如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快,会造成很大的温度应力,极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响,外界的湿度降低会加速混凝土的干缩,也会导致混凝土裂缝的产生。
4、其他因素的影响
建筑物基础的不均匀沉降也会产生裂缝,这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大,待地基下沉稳定后,将不会变化。混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝,一般是混凝土配合比中,粗骨料级配不连续、数量不够,砂率及水灰比不当所造成的裂缝。水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起化学反应也会产生裂缝。
三、防止产生裂缝的措施
大体积混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性、防水性、危害严重,必须加以控制,大体积开裂主要是水化热使混凝土温度升高引起的,所以采用适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度,在一定范围内,就可避免出现裂缝。这些措施包含了混凝土施工的全过程,包括选择混凝土组成材料、施工安排、浇筑前后降低混凝土的措施和养护保温等。
1、优选混凝土各种原材料
1.1、水泥的选择
大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥或硫酸盐水泥,并尽量降低混凝土中的水泥用量,以降低混凝土的温升,提高混凝土硬化后的体积稳定性。
1.2、骨料的选择
在选择粗骨料时,可根据施工条件,尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子。既可以减少用水量,也可以相应减少水泥用量,还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。
在选择细骨料时,采用平均粒径较大的中粗砂,从而降低混凝土的干缩,减少水化热量,对混凝土的裂缝控制有重要作用。
1.3、掺加外加剂
掺加适量的减水剂,它可有效地增加混凝土的流动性,且能提高水泥水化率,增强混凝土的强度,从而可降低水化热,同时可明显延缓水化热释放速度。
2、混凝土浇筑过程控制措施
2.1、控制混凝土入模温度
入模温度的高低,与出机温度密切相关,另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。
在温度较高的情况下进行施工,可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖,以减少阳光对其的辐射,同时对浇筑前的砂石用冷水降温。在搅拌过程中向混凝土中添加凉水。
如果是在冬季进行施工,因为要防止早期混凝土被冻问题。在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热,对原材料应视气温高低进行加热。
2.2、严格控制混凝土的浇筑速度,一次浇注的混凝土不可过高、过厚,以保证混凝土温度均匀上升。保证振捣密实,严格控制振捣时间,移动距离和插入深度,严防漏振。
2.3、砼温度控制、监测与养护
1)、温度控制、监测
为降低大体积混凝土的水化热,在混凝土的内部通入冷却循环水,采用循环法保温养护,以便加快混凝土内部的热量散发。
为能够较准确地测量出砼内部温度,在砼中预埋测温管,用水银温度计测温。上下层温差控制在15~20℃之内。根据各测点的温度,可及时绘制出混凝土内部温度变化曲线,对照混凝土理论计算值,分析存在的问题,及时采取相应的技术措施。
3)、砼养护
砼养护是大体积砼施工中一项十分关键的工作。主要是保持适宜的温度和湿度,以便控制混凝土的内外温差,促进砼强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。
从砼浇筑完成到终凝这段时间的养护对砼而言十分重要。混凝土浇筑完毕后,在其顶面及时加以覆盖,要求覆盖严密,并经常检查覆盖保湿效果。其主要作用有二:一是蓄水保温,防止表面水分蒸发和抵抗受太阳辐射与刮风时温度骤变,二是保持内外温差的稳定。
2.4、健全施工组织管理:
在制订技术措施和质量控制措施的同时,还需落实组织指挥系统,逐级进行技术交底,做到层层落实,确保顺利实施。
四、结束语
实践证明,改善施工工艺,提高施工质量,做好温度监测工作及加强养护等方面采取有效施工技术措施,坚持严谨的施工组织管理,完全可以控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝的发生。
大体积混凝土结构裂缝施工控制措施:大体积混凝土测温方法
| 适配人群 | 土建工程师,混凝土工长,测温技术员 | 使用场景 | 大体积混凝土浇筑,筏板基础施工,温差裂缝防控 |
|---|---|---|---|
| 制定目的 | 怕混凝土里外温差太大,裂开缝。夏天浇筑时太阳晒得猛,里面热得快,外面凉得慢,容易出问题。 | ||
| 适用范围 | 只管大体积混凝土,比如厚筏板、深基础梁这些。 | ||
| 职责分工 | 工长盯温度数据,技术员算温差,工人按时盖棉毡或塑料布,班长查有没有漏盖的地方。 | ||
| 管理要求 | 埋好测温线,每2小时看一次数;超25℃就加覆盖;午后高温少揭布;下雨积水马上舀掉。 | ||
| 监督与检查 | 施工员每天三次巡检覆盖情况,资料员收测温记录表;没按时测温扣当班工人50元;温差超限立刻停工整改;监理随时抽查,发现造假全队停工学习。 | ||
大体积混凝土测温方法(两种)午后,天亮,48h内最高
测温方法基本上有两种:
*使用电子式测量温度的仪器,一般用预埋式的测温线与主机连接后进行测温,数字显示温度、准确直观快捷、体积小、性能好、携带方便,就是要购买这种仪器。各类建筑杂志上,此类广告多得很。
*用棒式温度计测量温度。在大体积混凝土浇筑过程中,从构件面分别埋入3根1″的电线管(线管壁薄,传热快),埋入深度可为构件厚度的3/4h、1/2h、4/1h等,视需要而定,管内灌满水,管口用木塞塞紧。测量时,打开木塞,将温度计用绳吊入管内,静置3分钟后,取出,读取温度并记录。这种方法简易,效果能满足要求,自然成本也低。
西安交通大学第一医院l号、2号高层住宅楼采用筏板混凝土基础,剪力墙结构,地上33层.地下2层(含夹层),建筑高度97.8m,建筑面积72,469rn2。1号、20楼筏板混凝土总方量分别约为1250m3,筏板强度等级c35,抗渗等级p6。筏板混凝土厚度为600mm,基础梁l400mm,核心承台1800mm。本筏板工程属于大体积混凝土。大体积混凝土施二r中要求控制混凝土内外温差,混凝土厚度小于2.0m时,内外温差不宜大于25℃;对于厚度超过2.0m的混凝土,根据已有的经验,只要控制温度梯度小于12.5℃/m。可适当放宽内外温差至30~33℃,否则会产生温差裂缝。
1大体积混凝土施工的技术要求
1.1本工程大体积混凝±筏板的特点
(1)筏板要求具有足够的强度,达到设计强度等级c35。水泥、粉煤灰、膨胀剂等胶凝材料在水化过程中将放出大量的热量。
(2)筏板要求具有良好的抗渗性,因此,原材料要严格控制含泥量。在混凝土配合比设计中要加入优质的泵送减水剂,提高混凝土密实度,同时掺入膨胀剂,以补偿混凝土收缩。
(3)筏板要求具有良好的整体性,防止贯穿性裂缝产生,同时尽量减少浅层裂缝的出现。
1.2大体积混凝±施工技术要求
本工程采用商品混凝土,l号楼于2o04年5月3日(16:30)至5日(16:00)一次浇筑完毕,混凝土浇筑期间环境温度为10~28℃。混凝土入模温度15―22℃。2号楼于____年6月1日(4:30)至2日(16:00)一次浇筑完毕,混凝土浇筑期间环境温度为16~29℃,混凝土入模温度22~3l℃。白天温度较高的时候只覆盖塑料布保湿,晚上温度较低的时候及时增加覆盖棉毡进行保湿保温养护;如遇大雨天则在混凝土上面再加盖塑料布,防止积水太多(不超过20mm)导致混凝土表面温度太低而加大温差。经过9d的温度监测,1号楼大体积混凝土筏板的内部最高温度从59.9℃降至40℃以下,表面温度相应降至30℃左右;2号楼大体积混凝土筏板的内部最高温度从64.8℃降至40℃以下,表面温度相应降至30℃左右,已达到安全温度,可不对筏板混凝土进行温度监控。
2测温方式
本工程采用计算机温度监控系统对西安交通大学第一医院1号、2号高层住宅楼筏板进行温度监测。
在混凝土浇筑以前,将下端封闭的测温套管(图1)固定在测温点平面位置上,并在套管的不同高度放置测温元件。通过热电转换,数据采集及处理,在计算机上监控混凝土的温度变化。
测温点的平面布置按浇筑前后顺序、不同混凝土厚度等共布置6个测温点。测温点在竖向测试3个深度处的温度:混凝土表层温度(距混凝土表面10cm高度处的温度)、混凝土中心温度(即1/2高度处的温度)和混凝土底部的温度(距混凝土底面20cm高度处的温度)。对厚度小于1000mm的测点只监测其内部温度即可。
3测温结果
从监视器自动形成的温度变化曲线可以看出:环境曲线显示一天中温度最高点为午后的4h内,最低点为天亮时分;混凝土上部温度随环境温度变化,在同一时间点温度高于环境温度;混凝土中部及下部温度自浇筑之后的48h内为温度最高时期,之后温度逐渐下降。
3.11号楼测温结果
混凝土浇筑及养护过程中,大气温度10-37℃,混凝土入模温度15~22℃,环境湿度20%一84%。本程筏板布置6个测桩,整个筏板混凝土内部最高温度为59.9℃,最大温差为21.7℃。
3.22号楼测温结果
混凝土浇筑及养护过程中。大气温度15―35℃,混凝土入模温度22-31℃,环境湿度23%~93%。本工程筏板布置6个测桩,整个筏板混凝土内部最高温度为64.8℃,最大温差为24.8℃。
本工程采用大体积混凝七测温技术并根据测温结果提出了养护措施,通过9d的保温、保湿养护,确保了筏板、混凝土均匀散热降温,使混凝土中心温度降至40℃以下,控制了混凝土裂缝的出现。经检查整个筏板混凝土未见有害裂缝。
大体积混凝土结构裂缝施工控制措施:建筑工程大体积混凝土施工控制
| 适配人群 | 土建工程师,混凝土工长,施工技术负责人 | 使用场景 | 高层建筑施工,大体积浇筑,泵送混凝土作业 |
|---|---|---|---|
| 制定目的 | 防止混凝土温度变化太大产生裂缝 | ||
| 适用范围 | 高层建筑大体积混凝土施工人员 | ||
| 职责分工 | 工长盯温度,技术员管材料,工人按步骤操作 | ||
| 管理要求 | 用低热水泥、控制浇筑温度、二次振捣、保温保湿、埋传感器测温 | ||
| 监督与检查 | 班组长每天查三次温度记录,监理抽查养护情况,没做到就返工重做 | ||
建筑工程大体积混凝土施工控制
一、大体积混凝土的特点
高层建筑中,由于上部荷载大,大都采用混凝土体积较大的现浇钢筋混凝土实体结构。这种混凝土的特点是:结构截面大、混凝土强度等级高、水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,由此形成的温度应力是导致钢筋混凝土产生的原因。裂缝大致有两面裂缝和贯穿裂缝二种。
1.表面裂缝产生的原因是:混凝土浇筑后,水泥在水化过程产生大量水化热,使混凝土温度上升。由于混凝土表面散热快,混凝土内部散热慢,形成混凝土中心温度高,表面温度底,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。当拉应力超过混凝土抗强度时,混凝土会产生表面裂缝。这种裂缝危害较小,可采取加强表面抹面、保温、保湿等措施来弥补和避免。
2.贯穿裂缝产生的原因是:混凝土浇捣初期,混凝土由于水化热引起升温,浇捣数日后,混凝土逐渐降温,降温差引起的变形,混凝土多余水分蒸发引起的体积收缩变形,上述二种变形相加在受到地基和结构边界条件约束时引起拉应力,当拉应力超过混凝土抗拉强度时,混凝土整个截面就可能产生贯穿裂缝。贯穿裂缝会影响结构整体性、防水性,钢筋锈蚀影响构耐久性,所以贯穿裂缝必须坚决控制。
综上分析,大体积钢筋混凝土的施工质量控制的重点,就是要避免出现表面裂缝和坚决控制贯穿裂缝的发生。
二、大体积钢筋混凝土施工
1.标准:避免表面裂缝,不出现贯穿裂缝,经养护后达到设计强度等级和抗涌等级。基本项目中的蜂窝、孔洞、主筋露筋、缝隙夹渣层按混凝土工程的要求控制,由于大体积混凝土抗裂要求高,为此以上缺陷应从严控制。允许偏差项目按混凝土分项工程进行控制。
2.施工方法:由于混凝土的抗拉强度大大小于抗压强度,这是混凝土容易开裂的一个原因。混凝土的极限抗拉强度离散性大,它与水泥用量、水泥浆量、水灰比、粗细骨料品种、砂石含泥量、混凝土的搅拌和振捣以及养护条件有关,因此在大体积混凝土的施工过程中,必须创造各种条件,确保混凝土的均匀密实,从而提高混凝土的抗拉强度,达到坚决控制贯穿裂缝出现的目的。
(1)材料质量控制:选用低热和中热的水泥品种,降低水泥的水化热。加入一定数量的粉煤灰代替部分水泥,改善混凝土的粘塑性。使用外掺剂减水,推迟水化热释放速度和放热高峰。尽量选用5~40mm石子和中、粗砂来减少用水量和水泥用量,达到降低水化热的目的。控制石子含泥量不大于1%,砂子含泥量不大于2%,来增加混凝土的抗拉强度和减少混凝土的收缩。
(2)施工温度的控制:为了降低混凝土的总温升,减小结构物的内外温差,控制混凝土的出机温度和浇筑温度也很重要。
①混凝土出机温度的控制:混凝土出机温度影响最大的是石子和水温度,砂的温度次之,水泥的温度影响最小。为此应重点控制石子的温度,气温高时,在砂、石堆场搭遮阳装置,夏季运输过程要防晒。
②混凝土浇筑温度的控制:混凝土从搅拌机出料后,经运输、卸料、浇筑、振捣、平仓等工序后的混凝土温度称为浇筑温度。浇筑温度对结构物的内外温差影响不大,但温度过高会引起较大的干缩,给混凝土浇筑带来不利。根据实践经验建议最高浇筑温度控制在40℃以下为宜,这就要选择合理的浇灌时间,完善浇筑工艺和加强养护工作。
(3)采用二次振捣工艺增加混凝土的密实度:对浇筑后的混凝土,在振动界限以前给予二次振捣,能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙,提高混凝土与钢筋的握裹力,防止因混凝土沉落而出现的裂缝,减少内部微裂,增加混凝土密实度,使混凝土的抗压强提高10%~20%,从而提高抗裂性。振动界限是指混凝土二次振捣的恰当时间,即混凝土经振捣后尚能恢复到塑性状态的时间。
(4)改进混凝土搅拌工艺:提高混凝土硬化后界面过渡层的结构致密,加强粘结。传统的搅拌工艺水分直接润湿石子表面,在混凝土成型和静停的过程中,形成石子表面的水腊层。在混凝土硬化后,由于水膜的存在而使界面过渡层疏松多孔,削弱了石子与硬化水泥浆之间的投料,使砂浆或净浆裹石,可以有效地防止水膜存在于石子与砂浆之间。
(5)混凝土养护:为了严格控制大体积混凝土的内外温差,确保混凝土的质量,养护是一项十分关键的工作,必须切实做好。混凝土养护主要是保持适宜的温度和湿度条件,保温措施常伴有保湿作用,保温同时保湿能收到极好的养护效果。
①保温保湿材料选择上尽量考虑就地取材、施工方便和价格便宜。一般用的有油布、塑料薄膜、草包、锯末、炉渣、砂等不易透风的保温材料或蓄水养护。保温养护:减少混凝土表面裂缝。延长散热时间,使混凝土平均总温差所产生的拉应力小于混凝土抗拉强度,防止发生贯穿裂缝。
②保温养护:刚浇筑不久的混凝土,尚在凝固硬化阶段,水化的速度较快,适宜的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝。混凝土在潮湿条件下,可使水泥的水化作用顺利进行,提高混凝土的极限拉伸强度,防止贯穿裂缝发生。
(6)升、降温控制信息化施工:上述保温保湿材料厚度、升降温控制都是通过计算得到的数据,而实际施工中各种变化因素、气候因素都会影响到大体积混凝土内外温差的。为了摸清大体积混凝土水化热的大小及不同深度温度场升降的变化规律,随时监测混凝土内部温度情况,在混凝土内不同部位埋设铜热传感器,用混凝土测定记录仪,进行施工全过程的跟踪与监测,有的放矢地采取相应的技术措施确保工程质量。
(7)大体积混凝土浇筑质量控制:大体积混凝土一般具有面积大、厚度大的特点。同时由于混凝土量大,大都采用泵送混凝土,泵送混凝土浆量多、泌水多,所以在浇筑质量控制中有别于普通混凝土的浇筑。
①浇筑方法:一般混凝土在大面积施工时可采用分层分段踏步式推进(图2-39)。大体积泵送混凝土浇捣时由于流动度大,上口浇筑点插入振动器后,混凝土可2m高度内斜向流淌14~15m,不能形成跳步,也无法分段(图2-40)。所以一般大体积混凝土采用"分段定点、一个坡度、薄层浇筑、循序推进、一次到顶"的方法。这种自然流淌形成斜坡混凝土的浇筑方法,能较好地适应泵送工艺,避免经常拆卸输送混凝土管道,提高泵送效率,简化凝土的泌水处理,并保证了上下层混凝土不超过初凝时间。
②混凝土振捣:根据泵送浇筑时自然形成一个坡度的实际情况,在每条浇筑带前、后布置二道振动器。前道振动器布置在底排钢筋处和混凝土的坡脚处,确保混凝土下部的密实;后道振动器布置在混凝土卸料点,解决上部混凝土的捣实(图2-41)。
③混凝土的泌水处理:大流动性混凝土在浇筑和振捣中,上涌的泌水和浮浆顺混凝土坡面流到坑底随混凝土向前推进,在支模时,应在混凝土浇筑前进方向二侧模板底部留孔排出泌水和浮浆。少量来不及排出的泌水被混凝土推至基坑顶端,由顶端模板下部的预留孔据出坑外。当混凝土坡
脚接近尽端模板时,立即改变混凝土浇筑方向,由尽端往回浇,另外二侧加强混凝土的浇筑,使最后混凝土的浇筑形成四面会合,这样泌水和浮浆就在蹭开成水潭,用软轴泵及时排除。
④混凝土表面处理:大体积泵送混凝土,排除泌水和浮浆后,表面仍有较厚的水泥浆,在混凝土浇完后一定要认真处理,经4~5h左右,按标高用长括尺括平,在初凝前用滚筒来回碾压数遍,用林蟹打磨压实,待接近终凝前,用木蟹再打磨一遍,使收水裂缝团合,然后覆盖保温材料保温保湿养护。
⑤混凝土测温:将铜热传感器用绝缘胶布绑扎好,放到预定的测点位置与钢筋扎牢(一定要与钢筋隔开不能直接接触),待各个铜热传感器绑扎后,把铜热传感器的信号馈线收成一束,固定在横向钢筋下引出到机房。馈线与仪器接好后,对铜热传感进行试测,待浇筑混凝土后测试。
混凝土浇筑至中心部位时,就可开始测温,一般测温记录要求:
第1d~第5d,第2h测温一次;
第6d~第25d,每4h测温一次;
第26d~第30d,每8h测温一次;
第31d~第37d,每12h测温一次;
第38d~第60d,每24h测温一次。
测温时间延续多久,由温差决定,测温频率大小,也应由温差梯度大小确定。如温差小而稳定,可以提前结束测温。
(8)后浇带的施工:这是施工期间的临时伸缩缝,用以释放大部分变形,减少约束应力,达到控制裂缝的目的。后浇带保留时间一般不宜少于40d,在此期间内早期温差及30%以上的收缩已经完成。当地上、地下都为现浇钢筋混凝土结构时,根据设计图的位置,混凝土应贯通底板、墙板、顶板整个结构,后浇带部分的钢筋应连续不断。
①后浇缝可留成企口缝、阶梯缝或平直缝,
②后浇带混凝土应在其两侧混凝土浇筑完毕,并间隔6个星期后浇筑,在此间隔期间,应保持该部位清洁。后浇带混凝土浇筑后,其养护时间不应少于4个星期;
大体积混凝土结构裂缝施工控制措施:基础大体积混凝土温差控制
| 适配人群 | 土建工程师,砼施工员,温控监测员 | 使用场景 | 大体积砼浇筑,高温季节施工,筒区基础施工 |
|---|---|---|---|
| 制定目的 | 夏天太热,混凝土里头温度升太高,怕裂开。 | ||
| 适用范围 | 中筒区加厚承台板施工时用。 | ||
| 职责分工 | 工长盯温差,技术员算温度,工人盖麻袋、薄膜、草袋。 | ||
| 管理要求 | 一层薄膜加三层麻袋盖严实;测内外温差;夏天别暴晒;勤浇水养护。 | ||
| 监督与检查 | 施工员每天查覆盖情况,技术员每4小时测一次温,没盖好重盖,测温漏记扣工分,温差超25℃马上补救。 | ||
本工程中筒区加厚基础承台面积为9.3m×8.9m,厚度1.3m,为随时了解和掌握砼在水化和硬化过程中水泥水化热所产生的温度变化,以便于采取有效且经济合理的优化方法使温差控制在一定的允许范围内,并根据温升情况采取不同的养护措施,控制混凝土的温降速率,从而达到防止混凝土内部温度应大于同龄期混凝土抗拉强度而产生有害裂缝的目的。下面就本工程大体积混凝土进行热工计算:
混凝土的绝热温升值:
tτ=(wq/cρ)×(1-e-mτ)
现计算其7天值则:
t(τ)=410×256×(1-2.718-2.8)/0.96×2400=41
砼内实际最高温度(考虑施工时环境温度为30℃):
则tma*=tj tτj=15 41×0.6=39.6(℃)
砼表面温度计算:
h=h 2h=1.3 2×0.666×(2.33/3.85)=2.1m
△t(τ)=tma*-tq=9.6(℃)
△tb(τ)=tq (4/h2)h(h-h)△t
=30 (4/4.41)×0.4(2.1-0.4)×9.6
=35.9(℃)
砼内实际最高温度与表面温度差:
△tc=tma*-tb(c)
=39.6-35.9
=3.7(℃)
故底板混凝土温差控制采用表面覆盖措施,由上面计算可知,混凝土内外温差不大,但由于是高温季节施工,为了防止温度应力,使砼产生微裂缝,就必须采取加盖足够厚的草袋进行温度控制。
所以,中筒区加厚承台板上采用一层薄膜上覆三层麻袋进行温差控制。
控制温度和收缩裂缝的技术措施:
1、降低水泥水化热
(1)选用低水化热或中水化热的水泥品种配制砼,如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥,粉煤灰水泥等。
(2)充分利用砼的后期强度,减少每立方米砼中水泥用量,根据试验每增减10kg水泥其水化热将使砼的温度相应升降1℃。
(3)使用粗骨料,尽量选用粒径较大,级配良好的粗骨料,掺加粉煤灰等掺合料,或掺加相应的减水剂,改善和易性,降低水灰比,以达到减少水泥用量,降低水化热的目的。
2、掺加相应的缓凝剂
掺加相应的缓凝剂。
3、加强施工中的温度控制
(1)在砼浇筑之后,做好砼的保温保温养护,缓缓降温,充分发挥徐变特性,减低温度应力,夏季应注意避免曝晒,注意保温,冬季应采取措施保温覆盖,以免发生急剧的温度梯度发生。
(2)采取长时间的养护,规定合理的拆模时间延缓降温时间和速度,充分发挥砼的应力松弛效应。
(3)加强测量温和温度监测与管理,::实行信息化控制,随时控制砼内的温度变化,内外温差控制在25℃以内,基面温差和基底面温差,均控制在20℃以内,及时调整保温及养护措施,使砼的温度梯度和温度不至过大,以有效控制裂缝的出现。
4、改善约束条件,削减温度应力
采取分层或分块浇筑大体积砼,合理设置水平或垂直施工缝或在适当位置设置施工后浇带,以放松约束程度,减少每次浇筑长度的蓄热性,减少温度应力。
5、提高砼的极限拉伸强度
(1)选择良好级配的粗骨料,严格控制其含泥量,加强砼的振捣,提高混凝土密实度和抗拉强度,减小收缩变形,保证施工质量,浇筑后及时排除表面积水,加强早期养护,提高砼早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
(3)在大体积砼基础内设置必要的温度配筋,在载面突变和转折处、底、顶板与墙转折处,孔洞转角及周边,增加斜向构造配筋,以改善应力集中,防止裂缝的出现。
大体积混凝土结构裂缝施工控制措施:大体积混凝土裂缝控制
| 适配人群 | 土建施工员,混凝土工长,结构工程师 | 使用场景 | 基础底板施工,大体积混凝土浇筑,后浇带设置 |
|---|---|---|---|
| 制定目的 | 底板混凝土太厚容易裂开,温度变化大、收缩厉害,影响施工成败。 | ||
| 适用范围 | 基础底板浇筑作业,只管大体积混凝土这块。 | ||
| 职责分工 | 施工员盯温差,技术员算温度,班组长管覆盖保温,工人按指令放料盖膜。 | ||
| 管理要求 | 用60天强度代替28天、设后浇带、加分布钢筋、垫层铺pvc卷材、控制入模温度15℃。 | ||
| 监督与检查 | 测温小组每天三次量内外温差,超25℃马上通报;工长巡查覆盖情况,没盖好重做不计工时;监理抽查计算记录,错一次返工。 | ||
大体积混凝土的裂缝控制措施
由于基础底板属于大体积混凝土施工,混凝土的裂缝控制是底板施工成败的关键所在,因此需要在各个方面采取措施。
大体积混凝土产生裂缝的原因是很复杂的,而且往往是各种因素的综合,为防止混凝土产生裂缝,结合大体积混凝土裂缝的"抗放结合"理论,应着重控制混凝土内外温差、延缓降温速度、减少混凝土的收缩等方面一系列技术措施。
(一)从设计方面采取技术措施
1. 利用混凝土后期强度。本工程与设计协商,在确保混凝土后期强度可靠增长的条件下,采用60d 龄期的混凝土强度代替28d 龄期强度控制温升速度,推移温升峰值出现时间。
2. 设置后浇带。本工程通过设置后浇带及施工缝来控制由于混凝土温差和收缩引起的裂缝发展,并达到不设永久性伸缩缝的目的。
3. 由于钢筋的弹性模量是混凝土弹性模量的7~15 倍,所以当混凝土内应力达到抗拉强度而开始裂缝时(特别是断面变化处),此时钢筋的应力很小,不能起到利用钢筋来防止混凝土裂缝出现的目的。因此,跟设计协商,在底板断面变化处,应加设分布钢筋,对提高混凝土的抗裂效果较好。分布钢筋为6@150,沿断面变化布置。
4. 在底板垫层上做一层pvc 卷材防水,起到滑动层作用,这样可以减少地基对基础的阻力系数,从而大大削减温度应力,为防止大体积混凝土裂缝起到很好的作用。
(二)从理论计算控制裂缝
由于底板分为三段进行混凝土的浇筑,取最大的一块进行控制裂缝计算,取a 段进行验算。由于底板采取保温养护,要求混凝土内外温差不大于25°c,且在养护阶段混凝土中心温度一般在浇筑后3~4d 内为最高,因此取混凝土浇筑后3d 来验算底板大体积混凝土裂缝。
混凝土最大水化热绝对温升
根据计算公式,其中w=380kgm3 ,q=461kjkg,c=0.97kjkg °c, r=2400kgm3。
tma*=wq/cr
=380×461/0.97×2400
=75.25°c
2. 混凝土入模温度
本工程要求混凝土入模温度为ti=15°c。
3. 混凝土3d 时内部最高温度
t3= tma* ti
=75.25×0.684 15
=66.47°c
4. 混凝土表面温度
通过温度场进行计算知:
大体积混凝土结构裂缝施工控制措施:某住宅楼底板大体积混凝土质量保证
| 适配人群 | 混凝土工长,振捣作业员,模板工 | 使用场景 | 混凝土浇筑,施工缝处理,雨期施工 |
|---|---|---|---|
| 制定目的 | 混凝土容易出问题,比如开裂、强度不够、漏振、涨模。天气不好时更麻烦,下雨会冲刷没凝固的混凝土。 | ||
| 适用范围 | 所有浇筑混凝土的工人、现场管理人员、搅拌站人员。 | ||
| 职责分工 | 班组长盯过程,工人按步骤干,质检员查试块和养护,技术员管水灰比和天气应对。 | ||
| 管理要求 | 不准乱加水,初凝前必须浇完,强度不到1.2mpa不能上人,止水带周围要振实,雨天盖塑料膜。 | ||
| 监督与检查 | 工长每天巡检,监理抽查试块和养护记录,发现加水或提前上人就停工整改,重复两次换人干。 | ||
1 质量主控项目
1.1 混凝土必须符合设计及施工要求,所用的水泥、水、骨料、外加剂等必须符合施工规范和有关标准的规定。
1.2 评定混凝土强度的试块必须按《混凝土强度检验评定标准》(gbj-107-87 )的规定和设计要求。
1.3 混凝土运输、浇筑及间歇的时间不得超过混凝土初凝技术要求时间,(掺混凝土剂后,初凝在10h)
2 一般项目
2.1 施工缝的留置及处理符合施工组织设计及本方案要求。
2.2 混凝土浇筑后必须按方案及时养护。
2.3 混凝土强度达到1.2mpa 前,严禁上人、上料。
2.4 混凝土振捣密实,无漏振、涨模、露筋等现象。混凝土表面平整、密实,无裂纹,混凝土棱角完好、无磕碰及损伤。
3应注意的质量问题
3.1严禁在混凝土内任意加水,严格控制水灰比,水灰比过在将影响补偿收缩混凝土的膨率,直接影响补偿收缩及减少收综裂缝的效果。
3.2止水不带位置周围混凝土要细心浇筑振捣,保证密实,止水带不得依稀。
3.3为保护钢筋,模板尺寸位置正确,不得踩踏钢筋,并不得碰撞,改动模板、钢筋
3.4在拆模或吊运其他物件时,不得碰坏止水带。
3.5提前掌握天气预报信息,尽可能避开雷雨天气施工,施工现场准备覆盖塑料簿膜,以防混凝土凝固前受到雨水冲刷。
3.6雨期施工期间要认真勤测混凝土粗骨料的含水量,随时调整用水量和粗细肯料的含水量(由商混凝土站控制)。
4混凝土工程质量预控
质量预控流程如图12-1所示
施工质量预控
大体积混凝土结构裂缝施工控制措施:大桥高强度大体积混凝土施工耐久性控制
| 适配人群 | 桥梁施工员,混凝土工程师,结构技术员 | 使用场景 | 大体积浇筑,承台施工,y型刚构 |
|---|---|---|---|
| 制定目的 | 大体积混凝土容易开裂,温差太大就会出问题,得想办法让温度别蹿太高。 | ||
| 适用范围 | 主墩、刚构这些大块混凝土结构,还有承台和y型刚构底节。 | ||
| 职责分工 | 技术员盯配比和测温,施工员管水管布置和通水,质检员查压力和浆体强度。 | ||
| 管理要求 | 布降温管、装测温元件、头三天两小时一测、调水流控温差、压浆灌实冷却管。 | ||
| 监督与检查 | 现场有记录本,班组长每天翻看,监理不定期抽查,数据不对马上停工重做,测温漏记扣当班绩效。 | ||
1大体积混凝土防裂及检测措施
1.1降温措施
大体积混凝土施工,为防止裂纹,工艺要求采用混凝土内布水管降温,延长混凝土凝结时间(≥18h)平缓温峰技术措施。从混凝土配合比研试入手,经过对外加剂、外掺料的品种、掺量及性能的试验比较,选用较为实用的配合比。
1.2承台降温水管的布置
降温管采用ф48mm钢管。管与管之间的距离为1.5m。横向各排之间用弯头连成整体,以进行大的循环,达到以水降温的目的。
“y”刚构降温水管的布置:降温管采用ф48mm钢管。管与管之间的距离为0.9m,水管的布置时将根据结构及钢筋的布置在施工时具体确定,横向各排之间用弯头连成整体,以进行大的循环,达到以水降温的目的。
1.3测温元件的布置
承台及“y”型刚构底节浇筑时测温元件的布置详见“7.6.3附图”。元件做好后,在20℃~60℃范围内间隔5℃进行标定,并按层次编号绘出标定曲线,供现场测定查对相应测点温度。
1.4测温
混凝土浇筑完后开始测温,头三天每隔2小时测一次,后七天每天测定6次,通水循环根据测定结果进行通水流量及流速的调整,从而有效的保证混凝土内外温差变化,确保内外温差不超过25℃,避免大体积混凝土产生裂纹。
1.5压力检验
对冷却系统进行压力检验其密水性,检验压力是设计水压的1.2倍。如有漏水则进行修补,并在压力检查通过后方能使用。
大体积混凝土节段施工完成后,将冷却管残余水排除,并对其进行压浆灌实,水泥浆的强度不小于c40混凝土所对应的强度。
2混凝土耐久性控制
影响混凝土耐久性的主要因素有:氯离子渗透、混凝土表面碳化、碱集料反应、混凝土的冻融破坏等。某坝长江大桥设计使用年限是一百年,因此大桥主桥结构混凝土必须使用具有高耐久性的高性能混凝土。
高性能混凝土具有强度高、高耐久性、和易性好、可泵性强、可灌性佳的特点。能有效地防止氯离子渗透,延长结构的工作寿命。
本工程主墩墩身是c50混凝土,刚构三角异形块及刚构是c60混凝土,均采用大体积泵送高性能混凝土。
配制技术指标如下表:
混凝土配制技术指标表
序
部
等
配制强度
施工
坍落度(cm)
初凝
号
位
级
3d
28d
现状
现
60min
1
主墩
c50
≥
现浇
18
16
2
刚构
c60
15
3
水灰比:≤0.35,水泥用量:≥400kg/m3,砂率:35%~40%,减水剂:1%。
4
氯离子含量<0.06%,含碱量(当量na2o)<3kg/m3。
2.1水泥品种标号的确定
水泥品种质量直接影响高性能混凝土的质量,将通过对比试验选择安定性合格、质量稳定的p.425水泥为高性能混凝土的胶凝材料。高性能混凝土由于水灰比较小,水泥用量大,水泥标号较高,势必使混凝土的水化热增大,且水泥用量的,碱的含量也大,次在降低水泥用量的同时,掺加5~10%的硅粉。
2.2集料的选用
通过对比试验选择集料,中砂ⅱ区μf=2.5~2.9,泥量≤1%,泥块≤0.3%。碎石5~20mm连续级配。骨料的堆放高低将会引起级配偏差,晴雨天气、场地积水等会影响混凝土拌和质量,应及时测量调整,确保混凝土拌和质量。
2.3混凝土外加剂的选择
外加剂是混凝土第五种组成材料,将对来样从强度、坍落度、初凝、泌水、和易性、密实度、颜色、外观等多项多次试比选择。
2.4混凝土的配制和确定
将选定的各种材料,按设计规程配制高性能混凝土,经多元、多项目与经验结合,最终优化出较佳比例、复演性好、满足设计和施工要求的配合比。
2.5高性能混凝土施工的质量控制
坚持检验人员对混凝土生产的全过程值班制度。质量控制重点为:
①编写混凝土生产质量控制作业指导书;作业指导书是作业的程序、质量控制标准,是可操作性强,指导作业的书面文件。
②坚持配合比计算,各材料的计量的复核制度。
③异常变化及时调整,解决质量问题,使质量受控,混凝土抽查检验结果处于优良。
④高性能混凝土拌和时间适当延长,混凝土和易性越好,搅拌的最短时间为120s;施工时加强振捣,不可欠振及漏振,振捣时间宜长不宜短。
大体积混凝土结构裂缝施工控制措施:基础大体积混凝土裂缝控制
| 适配人群 | 土建工程师,混凝土工长,施工技术负责人 | 使用场景 | 超高层基础施工,大体积混凝土浇筑,厚底板温控养护 |
|---|---|---|---|
| 制定目的 | 夏天浇混凝土容易裂,温度高、板子厚,怕里面热外面凉开大口子。 | ||
| 适用范围 | 所有浇基础大体积混凝土的工人、技术员、测温员和管养护的人。 | ||
| 职责分工 | 工长盯材料和配合比,技术员定测点和温控方案,工人按要求盖膜、加棉毡、补水,测温员按时看数据。 | ||
| 管理要求 | 用低热水泥、掺膨胀剂、加水平钢筋、表面盖膜、中间通冷却水、底下及时补水。 | ||
| 监督与检查 | 施工员每天巡检覆盖和补水情况,技术负责人查测温记录,漏盖膜或忘补水马上返工,三次不改停工学习。 | ||
基础大体积混凝土裂缝控制是建筑施工的一个难题,本文通过某办公楼工程基础混凝土浇筑实践的分析,从原材料、混凝土配合比设计、结构构造和施工养护措施等多方面对其进行探讨,同时提出一些经过实践检验,行之有效的裂缝控制措施。
一、工程概况
该工程总建筑面积71797平方米,地下2层,地上37层,裙楼4层,总高度154.4米,为内筒外剪超高层结构。基础混凝土6300立方米,主楼、裙楼部分底板厚度为2.5米,核心筒底板最大厚度为6.3米。浇筑期间气温18℃~36℃。为确保混凝土工程质量,严格控制超规范裂缝出现,我们采用综合控温防裂措施,取得较为理想的效果。
二、主要控温防裂技术措施
1、严格控制原材料质量。浇筑前所有原材料均按有关规范抽检其质量指标。浇筑过程中,由施工单位不定期抽检商品混凝土搅拌站所用原材料质量,发现问题及时纠正。
2、按高性能混凝土确定配合比。该工程原设计用42.5r普通硅酸盐水泥配制c40混凝土,考虑到核心筒底板最大厚度达6.3米,采用42.5r普通硅酸盐水泥水化热较高,而且从高性能混凝土的观点出发,采用32.5r普通硅酸盐水泥可以满足强度要求,故采用32.5r普通硅酸盐水泥。
3、采用补偿收缩混凝土技术。采用补偿收缩混凝土是防止超规范裂缝出现的可行办法之一。我们筛选出优质膨胀剂,并在掺量及膨胀条件上予以充分考虑,为取得良好的防裂效果创造了必要条件。
4、增设构造钢筋防裂抗裂。在混凝土侧面增设φ12水平防裂钢筋,使水平钢筋间距不超过100毫米。该核心筒底板周长很大,其收缩值将十分明显,因此仅靠混凝土本身抗裂是不够的。实践证明在构造上适当增加防裂抗裂钢筋,对防止裂缝的出现起到了不可忽视的作用。
5、采取严格的养护措施。该工程采用了3项养护措施:混凝土表面收光后立即覆盖一层塑料薄膜,以防止早期失水出现塑性裂缝;根据测温结果,适时在塑料薄膜上覆盖2~3层棉毡保温,同时在混凝土中部设置冷却水管降温;在塑料薄膜下适时补水,以保证水泥和膨胀剂发挥补偿收缩作用的充分条件。
三、施工中注重的问题
1、测温点布置图测温点布置的原则应使不同施工区段、不同标高处的混凝土温升均能得到监控。该承台混凝土的施工方案为自北向南一次连续浇筑,混凝土的初凝时间控制在8~10小时,采用4台混凝土泵自北向南全断面推进,混凝土供应量应保证在初凝时间内,使流淌距离达15~20米的混凝土得以振捣密实并能及时覆盖。
该工程测温点布置采用“v”型布置,在混凝土断面上布置3~5个温度传感器,即2.5米厚处为3个温度传感器,5米厚处为5个温度传感器,保证不同施工区段、不同标高处的混凝土温升均可在显示屏上得到反映,从而及时指导温控工作。
2、关于混凝土内部的最高温升通常认为影响混凝土内部最高温升的主要因素为:混凝土配合比中的水泥强度等级、品种和水泥用量;混凝土入模湿度;混凝土厚度;混凝土内部冷却系统效率等。
取两个具有代表性的点:a点靠承台北侧(2.5米厚)一个点;b点为核心筒底板(5米厚)上一个点。浇筑该承台北侧(a点)时的气温为36℃,混凝土入模温度达29℃。混凝土浇筑顺序为从北向南连续浇筑,a点附近的混凝土最先完成浇筑,在较高入模温度作用下,水泥加速水化放热并在内部积聚,混凝土中心最高温度达到72.8℃,而5米厚b点处混凝土内部最高温度只有72.1℃。这一现象与混凝土温升规律相悖,究其原因在于泵送商品混凝土流动性较大(出机坍落度在220毫米以上),承台较厚,混凝土浇筑过程中流淌距离长达15~20米,因此在b点客观上形成了分层浇筑,从而使水泥水化热得以分层释放,避免了温峰迭加,使b点最高温升得以降低。
3、关于混凝土温差控制一般认为,大体积混凝土裂缝防治的关键在于控制混凝土温差小于25℃,最大不得超过30℃。但对于厚度和体量均较大,而且采取一次性连续浇筑的混凝土结构而言,在混凝土温升早期阶段,这一限定可适当放宽,这样不仅降低了施工和温控难度,而且有利于增进混凝土(掺活性矿物掺合料)早期强度,提高混凝土自身抗裂能力。
该承台2.5米厚a点处混凝土浇筑后22小时~34小时期间,混凝土中心与表面温差一度达到34.4℃,测温结束后检查该处混凝土均未出现裂缝。主要由于在混凝土浇筑早期升温阶段强度较低或呈塑性状态,混凝土弹性模量很小,由变形变化引起的应力很小,温度应力可忽略不计。但在混凝土降温阶段,温差必须控制在30℃以内,而且降温速率不能过快,否则很容易引发温度收缩裂缝。该承台2.5米厚处降温速率平均为1.5℃/天,5米厚处降温速率平均为1.39℃/天。实践表明,养护温度越高,掺用活性矿物掺合料的结构内部混凝土强度越高。因此,该承台c40混凝土14天强度应超过标准强度的80%,由温差引起的收缩应力远小于该龄期混凝土的抗拉强度,所以没有出现温度裂缝。
四、结束语
该承台采用掺粉煤灰和膨胀剂的补偿收缩混凝土,增设了水平抗裂钢筋,从材料和构造角度提高了混凝土抗裂能力。同时采用分层浇筑,一次连续完成6300立方米混凝土的整体浇筑施工。在施工和养护期间,对全场混凝土进行了温度测控。混凝土拆膜后,侧面平整光滑,表面未出现任何有害裂缝。该承台混凝土施工实践证明:1)采用“双掺”、补偿收缩技术和60天甚至90天龄期强度验收,优选配合,尽可能减少水泥用量,可以最大程度地降低混凝土温升,为混凝土防裂抗裂创造有利条件;2)增设抗裂构造钢筋,可有效减少混凝土表面裂缝;3)混凝土施工采用分层浇筑,可延长水泥水化放热时间,减缓混凝土降温速率,减小温度应力,有利于控制混凝土内部收缩裂缝;4)混凝土表面及时充分补水养护是充分发挥膨胀剂效能,防止超规范裂缝出现的重要条件。
大体积混凝土结构裂缝施工控制措施:大体积混凝土裂缝成因控制
| 适配人群 | 水利施工员,混凝土技术员,温控测温员 | 使用场景 | 水利大坝施工,船闸混凝土浇筑,挡墙结构施工 |
|---|---|---|---|
| 制定目的 | 大体积混凝土容易开裂,一开裂损失就很大,得想办法少裂、小裂。 | ||
| 适用范围 | 重力坝、船闸、挡墙这些几百上千方的大块混凝土。 | ||
| 职责分工 | 技术员盯配合比和温度,工长管浇筑和抹压,工人做养护和测温。 | ||
| 管理要求 | 测温度、盖草袋、蓄水、二次抹压、控制水泥量、加粉煤灰、分层浇。 | ||
| 监督与检查 | 班组长每天查三遍,监理不定期抽查,漏测温或没盖好要返工重做。 | ||
水利建设工程中大体积混凝土结构比较多,混凝土重力坝、大型船闸、混凝土挡墙等建筑物,虽然设计时都分成好多块,但每一块都仍然有几百方,甚至上千方混凝土。工程实践证明,大体积混凝土施工难度较大,混凝土产生裂缝的机率较多,稍有差错,将会造成无法估量的损失。为了提高工程质量,降低不必要的经济损失,我们一定要减少和控制裂缝的的出现。
从裂缝的形成过程可以看到,混凝土特别是大体积混凝土之所以开裂,主要是混凝土所承受的拉应力大于混凝土本身的抗拉强度的结果。因此为了控制大体积混凝土裂缝,就必须从提高混凝土本身抗拉强度性能和降低拉应力(特别是温度应力)这两方面综合考虑。抗拉强度主要决定于混凝土的强度等级及组成材料,要保证抗拉强度关键在于原材料的优选和配合比的优化(混凝土强度等级设计已经确定),由于混凝土选用地材,从经济角度来考虑,原材料优化的空间相对较小,所以降低拉应力是控制混凝土裂缝的有效途径。而降低拉应力主要通过减少温度应力和沉缩应力来控制温度裂缝和沉缩裂缝。
一、温度裂缝
1、温度裂缝产生的主要原因:一是由于混凝土结构内外温差较大引起的。在混凝土结构硬化期间,水泥释放大量的水化热,如果散热不及时,内部温度就会不断上升,使混凝土表面和内部温差变大。混凝土内部膨胀高于外部,此时混凝土表面将受到很大的拉应力,而混凝土的早期抗拉强度很低,因而出现温度裂缝。这种温度应力一般在表面处较大,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。二是由于结构温差较大,受到外界的约束引起的,当大体积混凝土浇筑在约束地基(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,则易发生深度、甚至是贯穿的温度裂缝。
2、温度裂缝形成的过程:一般(认为)分为三个时期:一是初期裂缝—就是在混凝土浇筑的升温期。由于水化热,混凝土浇筑后2~3天内温度急剧上升,内热外冷引起的“约束力”超过混凝土抗拉强度引起裂缝。二是中期裂缝—就是水化热降温期,当水化热温升到达峰值后逐渐下降,水化热散尽时结构物的温度接近环境温度,此间结构物温度引起“外约束力”,超过混凝土抗拉强度引起裂缝。三是后期裂缝,当混凝土接近周围环境条件之后保持相对稳定,而当环境条件剧变时,由于混凝土为不良导体,形成温度梯度,当温度梯度较大时,混凝土产生裂缝。
3、温度控制:一般的,温度裂缝的产生是不可避免的,重要的是如何把其控制在规范允许的范围之内。要进行有效的控制,就必须进行科学预测,以保证控制的准确性。在施工现场,对温度应力的控制主要是进行温控。在浇筑混凝土时,采用温度传感片和测温仪,从浇筑一开始就开始测温(包括入模温度,环境温度),并及时抹面压光和养护(保温保湿)。混凝土浇筑完后根据温控指标,及时调整保温保湿养护条件。
温度影响系数受多种因素影响,其中温度、湿度、散热界面(土、空气等),初凝时间、风速、温差等影响较大,特别是风速和温差较大时,温度影响系数大大降低,最高温升将降低,这与我们的实测结果是相吻合的。但为防止降温过快,形成大的温度梯度,夏季选用蓄水养护,秋冬季加盖草袋、海绵如果工地气候风大、干燥特征拆模后及时采取防风,保温措施,并及时回填土,结果证明这些方法对温度影响系数的改变是非常有用的,事实表明控制也是非常成功的。
二、沉缩裂缝
混凝土沉缩裂缝在大体积混凝土(特别是泵送大流态混凝土)施工中也是经常发生的。主要原因是振捣不密实,沉实不足;或者骨料下沉,表层浮浆过多,混凝土浇筑后,没有及时抹光压实(特别是初凝前的二次拌压);如果表面覆盖再不及时,受风吹日晒,表面水份散失快,产生干缩,混凝土早期强度低,不能抵抗干缩变形而导致开裂。
在施工中采用缓凝型泵送剂,延缓混凝土的凝结硬化速度,充分利用外加剂(特别是缓凝剂)的特性,适时增加抹压次数,消除表面裂缝(特别是沉缩裂缝和初期温度裂缝),特别是初凝前的抹压,这对消除表面裂缝是有效的。
三、 减少大体积混凝土裂缝的措施
1、选择合适水泥和严格控制水泥用量
为减少水泥用量,优先采用52.5r、42.5r普通硅酸盐水泥等高标号水泥。选用低热水泥,减少水化热,降低混凝土的温升值。并尽量选用后期强度(90或120天)进行配合比设计,降低水泥用量,并延缓峰值。在满足设计强度和混凝土可泵性的前提下,将42.5r水泥用量控制在450kg/m3,52.5r水泥用量控制在360kg/m3,以降低混凝土最高温升,降低混凝土所受的拉应力。
2、严格控制骨料级配和含泥量
选用5~40mm连续级配碎石(其中5~20mm级配含量55%左右),细度模数2.80-3.00的中砂(通过0.315n凹筛孔的砂不少于15%),砂率控制在40%-45%。砂、石含泥量控制在1%以内,并不得混有有机质等杂物,杜绝使用海砂。
3、选择适当外加剂
根据设计要求,混凝土中掺加一定用量外加剂,如防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂等。适当掺加外加剂能提高混凝土的和易性,使用水量减少20%左右,水灰比可控制在0.55以下,初凝延长到5h左右。
4、选择优化配合比
优化混凝土配合比,选用良好级配的骨料,严格控制砂石质量,降低水灰比,并在混凝土中掺加粉煤灰和外加剂等,以降低水泥用量,减少水化热,以降低混凝土温升,从而可以降低混凝土所受的拉应力。
5、采用切实可行的施工工艺
根据泵送大体积混凝土的特点,采用“分段定点,一个坡度,薄层浇筑,循序推进,一次到顶”的施工方法。这种自然流淌形成斜坡混凝土的方法,能较好地适应泵送工艺,避免混凝土输送管道经常拆除、冲洗和接长,从而提高泵送效率,保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。根据混凝土泵送时自然形成一个坡度的实际情况,在每个浇筑带的前后布置两道振动器,第一道布置在混凝土出料口,主要解决上部混凝土的振实;由于底层钢筋间距较密,第二道布置在混凝土坡脚处,以确保下部混凝土密实。随着浇筑的推进,振动器也相应跟上,以确保整个高度上混凝土的质量。由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚,故浇筑结束后须在初凝前用铁滚筒碾压数遍,打磨压实,以闭合混凝土的收水裂缝。
6、严格控制混凝土入模温度
大体积混凝土最好选在春秋季施工,以降低混凝土入仓温度。如果确需在夏季施工,最好采取有效措施降低混凝土入仓温度。浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒。混凝土拌制前应保证水泥库通风良好,并对碎石洒水降温,自来水预先放入地下蓄水池中降温。
7、适当增加预埋件
在混凝土容易发生裂缝的部位埋设应力应变传感片,直接测试拉应力,以便更直接控制混凝土养护(调节保温保湿养护条件,保证温度梯度),确保混凝土不裂缝。在基础面上加设铁丝网或小直径钢筋网,以提高混凝土表面抗裂性(中间温度筋可去掉)。采用“水平分层间隙”施工方法,分两层进行浇筑,间隙时间7d以上,分层厚度各1.5m,抗缩钢筋网设置在下层1.5m的上表面。在工期允许的情况下,这种施工方法可降低内部最高温升,减少人力、材料及机械设备的投入。
8、改进施工技术
施工时加强插筋附近混凝土的振捣、抹压、养护。由于钢筋是热的良导体,易产生大的温度梯度,这是容易产生裂缝的一个主要部位。加强初凝前的抹压,以消除初期裂缝,并加强早期养护,提高混凝土抗拉强度。
9、加强混凝土浇筑后的养护
混凝土浇筑后,应尽快回填土。土是混凝土最好的养护材料之一。目前这是混凝土保温保湿养护的最有效方法,对预防裂缝是非常有益的。如采用蓄水法保温养护,在混凝土施工期间可通入冷却循环水,以便加快承台内部热量的散发。如采用内散外蓄综合养护措施,可有效降低混凝土的温升值,且可大大缩短养护周期,对于超厚大体积混凝土施工尤其适用。
10、加强技术管理
加强原材料的检验、试验工作。施工中严格按照施工方案及技术交底的要求指导施工,明确分工,责任到人。加强计量监测工作,定时检查并做好详细记录。认真对待混凝土浇筑过程中可能出现的冷缝,并采取措施加以杜绝。在变截面施工前,一定要加强预测,并保证预测的科学性。同时在实施过程中,要切实落实施工方案。
11、加强混凝土的测温工作
为及时掌握混凝土内部温升与表面温度的变化值,在大体积混凝土内埋设若干个测温点,采用l形布置,每个测温点埋设2根测温管,1根管底埋置于混凝土的中心位置,测量混凝土中心的最高温升,另一根管底距混凝土上表面100 mm,测量混凝土的表面温度,测温管均露出混凝土表面100 mm。用100℃的红色水银温度计测温,以方便读数。第l ~5d每2h测温1次,第6d后每4h测温1次,测至温度稳定为止。从已有施工经验的测温情况看,混凝土内部温升的高峰值一般在3.5d内产生,3d内温度可上升到或接近最大温升,内外温差值在20℃左右,控制在规范规定范围内,未发现异常现象。
12、其它意见
如果大体积混凝土采用泵送工艺,泵送过程中,常会发生输送管堵塞故障。所以提高混凝土的可泵性十分重要。须合理选择泵送压力,泵管直径,输送管线布置应合理。泵管上须遮盖湿麻袋,并经常淋水散热。混凝土中的砂石要有良好的级配,碎石最大粒径与输送管径之比宜为1:3,砂率宜在40%~45%之间,水灰比宜在0.5-0.55之间,坍落度宜在15-18cm之间。
大体积混凝土施工过程中,还应经常与气象台联系,掌握天气情况。预备好防晒及防雨设施,并在基坑四周,设置盲沟和集水井,防止雨水倒灌进仓号内,造成不必要的经济损失。
通过上述控制措施,一定能将大体积混凝土的各种裂缝减到最少,达到比较满意的混凝土外观质量。
大体积混凝土结构裂缝施工控制措施:保证大体积混凝土施工质量
| 适配人群 | 混凝土工程师,施工技术员,质量监控员 | 使用场景 | 大体积浇筑,底板混凝土,高温施工 |
|---|---|---|---|
| 制定目的 | 大体积混凝土容易开裂,温度变化大,影响质量。 | ||
| 适用范围 | 底板、垫层这些厚混凝土施工时用。 | ||
| 职责分工 | 工长盯温度,技术员管配比,工人按交底操作,搅拌站保料不中断。 | ||
| 管理要求 | 用水化热低的水泥,加粉煤灰和防裂剂,测温控温差,砂率卡在38%-40%,备用搅拌站和发电机。 | ||
| 监督与检查 | 技术员每天查测温记录和配比单,工长现场巡检,没做到就停工整改,再犯扣当月绩效。 | ||
为保证大体积混凝土的施工质量,将采取以下措施:
1)为有效控制混凝土的有害裂缝的产生,降低水泥水化热,充分利用混凝土的后期强度,拟优先采用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥,出场贮存7天以上。
2)采用级配良好的5-20mm石子,砂子采用中砂,以减少水泥用量,且石子含泥量不大于1%,砂子含泥量不大于3%,以减少混凝土的收缩和提高混凝土的抗拉强度。
3)混凝土内掺加粉煤灰、fs防裂剂或cea-b复合膨胀剂,减少水泥用量,控制升温速度、降低水化热峰值,补偿收缩,提高混凝土抗渗能力、增加和易性。
4)气温较高时,降低混凝土入模温度,并设置测温孔,在温度呈上升阶段每2小时测温一次,以后每4小时一次。必须严格控制混凝土内外温差小于25℃。
5)控制泵送混凝土砂率,砂率高可以增加混凝土的可泵性,但是,砂率过高会使混凝土软弱层增厚,同时会增加混凝土表面的裂缝。因此,砂率要控制在一个合理的范围内,常规是控制在38%~40%左右。
6)底板及垫层混凝土施工按特殊过程和关键工序进行质量控制,分项工程施工前要编制作业指导书,对操作工人进行详细的技术交底并进行连续的监控。
7)为确保底板混凝土施工质量,在浇筑时,事先联系好另一家搅拌站备用,并在现场预备2台备用发电机以防突然断电对底板混凝土浇筑产生不良影响。









