浅谈大体积混凝土裂缝

* � 收稿日期: 2006�11�13� � 修回日期: 2007�01�06 文章编号: 1001- 7291 ( 2007) 02- 0028- 03� � � � 文献标识码: B 浅谈大体积混凝土裂缝 王钦堂 1, 吉 � 林 2, 封履宁 3 ( 1�中铁大桥局桥梁科学研究院, 湖北 � 武汉 � 430034; 2�江苏省长江公路大桥建设指挥部, 江苏 � 镇江 � 212002; 3�上海真诚建设监理有限公司, 上海市 � 201600) � � 摘要: 针对大体积混凝土结构经常出现表面和内部裂纹的问题, 根据大型工程中的实践经验 提出自己的看法和观点。 关键词: 大体积混凝土; 裂缝; 浇筑; 温度控制 1� 概 � 述 由于在大型桥梁和大坝中为了结构受力的需要, 经常应用大体积混凝土结构, 因此对如何控制大体积 混凝土的质量引起人们普遍重视。文章结合润扬长江 公路大桥锚碇和主塔承台、广州珠江黄埔大桥锚碇和 主塔承台、南京长江第三大桥主塔承台施工中遇到的 大体积混凝土浇筑问题, 就大体积混凝土浇筑中产生 裂缝的原因及一些预防措施进行几点论述。 1�1� 大体积混凝土的概念 大体积混凝土是指混凝土结构物中实体最小尺寸 大于或等于 1m的部位所用的混凝土。主要用于桥梁 承台、悬索桥锚碇、塔柱、横梁、索鞍基座、大坝等 结构。 1�2� 大体积混凝土裂缝的种类及危害 ( 1) 按出现裂缝深度不同可分为贯穿裂缝、深 层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂 缝发展为深层裂缝, 最终形成贯穿裂缝。他切断了结 构的断面, 可能破坏结构的整体性和稳定性, 其危害 性是较严重的; 而深层裂缝部分地切断了结构断面, 也有一定危害性; 表面裂缝一般危害性较小。 ( 2) 按形成过程可分为一方面是施工阶段所产 生的温度裂缝, 即内外温差所引起的; 另一方面是混 凝土结构的外部约束和混凝土各质点间的约束, 阻止 混凝土收缩变形。由于混凝土抗压强度较大, 但抗拉 能力却很小, 当温度应力一旦超过混凝土能承受的抗 拉强度时, 即容易出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许 限值内, 一般不会影响结构的强度, 但却对结构的耐 久性有所影响, 因此必须予以重视和加以控制。 ( 3) 由于 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的错误或不合理而造成的意 外裂缝。但出现裂缝并不一定影响结构安全, 但都 有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最 大裂缝宽度 � 0�3 mm; 处于露天或室内高湿度环境 的构件最大裂缝宽度 � 0�2 mm。对于地下或半地下 结构, 混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂 缝宽度在 0�1 mm ~ 0�2 mm时, 虽然早期有轻微渗 水, 但经过一段时间后, 裂缝可以自愈。如超过 0�2 mm ~ 0�3mm, 则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速 加大。所以, 在地下工程中应尽量避免超过 0�15 mm 贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝, 将大大影响结 构的使用性能, 必须进行加固处理。 2� 产生裂缝的主要原因 2�1� 水泥水化热 水泥在水化过程中要释放出大量的热量, 而大体 积混凝土结构断面较厚, 表面系数相对较小, 所以水 泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。混凝土内部 的水化热无法及时散发出去, 以至于热量积聚越来越 高, 使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水 化热, 与混凝土单位体积中水泥用量、水泥品种及配 第 2期 (总第 164期 ) 华 东 公 路 No. 2 ( To ta l� No. 164) 2007年 4月 20日 EAST CH INA H IGHWAY April� 2007 合比有关, 并随混凝土的早期龄期而增长。但由于混 凝土结构表面可以自然散热, 实际上内部的最高温 度, 多数发生在混凝土浇筑后的最初 3 d~ 5 d。 2�2� 外界气温变化 大体积混凝土在施工阶段, 他的浇筑温度随着外 界气温变化而变化。特别是气温聚降, 会大大增加内 外层混凝土温差, 这对大体积混凝土是极为不利的。 温度应力是由于温差引起温度变形造成的; 温差愈 大, 温度应力也愈大。同时, 在高温条件下, 大体积 混凝土不易散热, 混凝土内部的最高温度一般可以达 到 60 ~ 65 , 并且有较长的延续时间。因此, 应 采取温度控制措施, 防止混凝土内外温差引起的温度 应力。 2�3� 混凝土的收缩 混凝土中约 20% 的水分是水泥硬化所必须的, 而约 80%的水分却需要蒸发掉, 多余水分的蒸发会 引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因就是 内部水蒸发引起的。如果混凝土收缩后, 再处于水饱 和状态, 还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。但 干湿交替却会引起混凝土体积的交替变化, 这对混凝 土是很不利的。影响混凝土收缩的主要因素是水泥品 种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工 工艺 (特别是养护条件 ) 等。 2�4� 混凝土的收缩 设计的错误或不合理。外层钢筋直径偏大、保护 层小、未加防裂钢筋、箍筋间距偏大、预应力的配置 和设计张拉顺序不合理等造成的受力裂缝。 3� 大体积混凝土的配制 ( 1) 粗骨料宜采用连续级配, 并尽量选取粒径 上限; 细骨料宜采用中砂。 ( 2) 外加剂宜采用缓凝剂、减水剂; 掺合料宜 采用粉煤灰、矿渣粉等以减少水泥水化热。 ( 3) 大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度 要求的前提下, 应提高掺合料及骨料的含量, 以降低 单方混凝土的水泥用量。 ( 4) 混凝土配合比应进行水化热的验算或测定, 水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥, 优先 采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水 泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质 硅酸盐水泥等。但是, 水化热低的矿渣水泥的泌水性 比其他水泥大, 在浇筑层表面会有大量游离水析出。 这种泌水现象, 不仅影响施工进度, 同时影响施工质 量。因析出的水聚集在上下两浇筑层表面间隙, 使混 凝土水灰比改变, 并且掏水时又会带走了一些砂浆, 这样便形成了一层含水量大的夹层, 破坏了混凝土粘 结力和整体性。因此在施工中应及时排出析水或拌制 一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处, 用振捣器振实 后, 再继续浇筑上一层混凝土。 4� 大体积混凝土的浇筑 4�1� 全面分层 在第一层全面浇筑全部完毕后, 再连续浇筑第二 层, 此时第一层混凝土处于未初凝状态, 如此逐层连 续浇筑, 直至完工为止。这种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 一般适用于结构平 面尺寸不宜太大的结构, 施工时从短边开始, 沿长边 推进比较合适。必要时可分成两段, 从中间向两端或 从两端向中间同时进行浇筑。 4�2� 分段分层 混凝土浇筑时, 先从底层开始, 浇筑至一定距离 后浇筑第二层, 如此依次向前浇筑其他各层。由于总 的层数较多, 所以浇筑到顶面后, 第一层末端的混凝 土还未初凝, 又可以从第二段依次分层浇筑。这种方 案适用于单位时间内要求供应的混凝土量较少、厚度 不太大而面积或长度较大的工程。 4�3� 斜面分层 要求斜面的坡度不大于 1 /3, 适用于结构的长度 大大超过厚度的 3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开 始, 逐渐上移。 5� 大体积混凝土养护时间的温度控制 大体积混凝土的养护, 不仅要满足强度的增长需 要, 还应通过人工的温度控制, 防止因温度变化引起 混凝土开裂。温度控制就是对混凝土的浇筑温度和混 凝土内部的最高温度进行人为的控制。在混凝土养护 阶段的温度控制应遵循以下几点: ( 1) 混凝土的浇注应在一天中气温较低时进行。 ( 2) 混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝 土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于 20 ; 当结构混凝土具有足够的抗裂能力时, 不大于 25 ~ 30 。 ( 3) 混凝土拆模时, 混凝土的温差不超过 20 。 其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的 温差。 ( 4) 采用内部降温法来降低混凝土内外温差。 内部降温法是在混凝土内部预埋水管, 通入冷却水, 降低混凝土内部温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开 始进行。还有常见的投毛石法, 均可以有效地控制因 混凝土的内外温差而引起的混凝土开裂。 2007年第 2期 王钦堂等: 浅谈大体积混凝土裂缝 ! 29 ! ( 5) 保温法是在结构物外露的混凝土表面以及 模板外侧覆盖保温 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 (如草袋、锯末、湿砂等 ), 在缓慢的散热过程中使混凝土获得必要的强度, 以控 制混凝土的内外温差小于 20 。 ( 6) 混凝土表层布设抗裂钢筋网片, 防止混凝 土收缩时产生干裂。 6� 实 � 例 下面以润扬长江公路大桥南岸索塔承台为例介绍 大体积混凝土防裂纹施工工艺 [ 2]。 润扬长江公路大桥承台混凝土设计强度为 C 30。 单个承台尺寸为 21�6 ∀ 21�6 ∀ 6� 0。混凝土量为 2 800 m 3 , 属大体积混凝土结构。 承台混凝土分上下两层浇筑, 厚度分别为 2�0 m 和 4�0m。其一是减少一次混凝土浇筑量; 其二是防 止地基不均匀沉降对混凝土的不利影响, 甚至出现剪 切破坏裂纹。选用低碱矿渣水泥, 同时采用双掺技术 进行混凝土配合比设计, 对粉煤灰采用超量替代法。 混凝土配合比见表 1。 � 表 1 混凝土配合比 配料 水 (地下水 ) 水泥 (32�5MPa 矿渣水泥 ) 黄砂 (中粗砂 ) 小石料 (白云石 ) 大石料 (白云石 ) 粉煤灰 ( #级灰 ) 外加剂 ( NA- F2型 ) 质量 /kg 140 294 736 339 791 106 6. 0 在施工过程中通过温度监测、应力监测保证温控 效果。经计算认为, 在 2 d~ 5 d龄期内承台表面的 温度应力已接近混凝土的抗拉强度, 极易产生表面裂 纹, 缩小内表温差是承台温度控制的关键。制定温控 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 如下: 混凝土的上下层温差应不超过 120 ; 混 凝土内表温差 � 200 ; 混凝土的浇注温度应小于 T + 30 ( T为浇注期日平均气温 ), 最高温升不超过 350 。 为了达到以上要求, 采取了以下温度控制措施: ( 1) 水泥提前 6 d入罐, 延长水泥存放时间, 降 低水泥的拌和温度。预冷集料, 避免日晒, 堆放时间 5 d以上。采用地下水或低温水拌和; 加快混凝土的 入仓速度; 混凝土浇筑尽量安排在夜间或阴天施工。 ( 2) 采用循环冷凝水, 冷却水管的水平间距为 1�0m, 上下层间距约为 0�9 m; 冷却管采用导热性 能好的金属管, 管内径大于 30mm, 安装后进行通水 检查; 管内流量为 16 l/m in~ 18 l/m in, 进水口温度 为 25 ~ 280 ; 通水在混凝土初凝后进行, 截止 时间根据混凝土的降温情况确定为 4 d~ 7 d; 控制上 下层的浇筑间歇时间 � 7 d; 混凝土终凝后表面进行 蓄水养生, 水深 20 cm, 下层蓄水养护时间 2 d~ 3 d, 上层 4 d~ 5 d, 然后撒水养护, 时间不少于 10 d。 经过以上的施工工艺控制, 承台混凝土质量达到 了良好的效果。并且在承台增加了 � 5 mm间距 为 10 cm ∀ 10 cm的带肋钢筋焊网, 有效的控制了表 面裂纹的发生。 7� 结 � 语 ( 1) 大体积混凝土产生裂纹的原因是多方面的, 但主要是由于混凝土的水化热和内外部约束引起的。 ( 2) 科学的混凝土配制和浇筑工艺是预防混凝 土裂缝出现的关键。 ( 3) 目前桥梁施工中已经取得成功的实例, 可 以对以后大体积混凝土的设计和施工起到很好的借鉴 作用。 参 考 文 献 [ 1] JTJ 041! 2000�公路桥涵施工技术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 [ S ] �北京: 人民交通 出版社, 2000� [ 2] 吴胜东主编 �润扬长江公路大桥建设, 悬索桥 [M ] �北京: 人 民交通出版社, 2006� ! 30 ! 华 东 公 路 2007年第 2期