剖析产生大体积混凝土裂缝因素
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【摘要】大型桥梁建设也日益增多,大体积混凝土在桥梁结构中被普遍采用。大体积混凝土如果施工处理不当,极易产生裂缝,控制裂缝对桥梁结构的耐久性具有非常重要的意义。
当前,大型桥梁建设也日益增多,大体积混凝土在桥梁结构中被普遍采用。大体积混凝土如果施工处理不当,极易产生裂缝,控制裂缝对桥梁结构的耐久性具有非常重要的意义。
一、大体积混凝土裂缝产生的原因
1、水泥水化热水泥水化过程中放出大量的热,且主要集中在浇筑后的2-5d左右,从而使混凝土内部温度升高。尤其对于大体积混凝土来讲,这种现象更加严重。
因为混凝土内部和表面的散热条件不同,因此混凝土中心温度很高,这样就会形成温度梯度,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的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。
1、混凝上的收缩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(支承条件、钢筋等),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3种。在硬化初期主要是水泥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。
1、外界气温、湿度变化大体积混凝土结构在施工期间,外界气温的变化对裂缝的产生有着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的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。
二、大体积混凝土的施工控制
1、选用水化热低的水泥品种水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥,优先采用硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盆水泥、粉煤灰硅酸盆水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。但是,水化热低的矿渣水泥的析水性比其他水泥大,在浇筑层表面有大量水析出。这种泌水现象不仅影响施工速度,同时影响施工质量。
2、优化混凝上配合比,掺加外加料和外加剂,减少水泥用量外加剂的种类繁多,但一般常用的有两种:木钙减水剂和活性粉料-粉煤灰。掺木质素磺酸钙(简称木钙)减水剂(水泥用量的0、25%),可延迟水化热释放速度,热峰也有所降低,可以缓凝,在大体积混凝土中可以避免冷接缝,提高工作性及流动性,对收缩及抗拉强度几乎没有影响。掺粉煤灰能改善混凝土的粘塑性,还可降低水化热约15%(掺水泥用量的15%)。超级秘书网
3、大体积混凝土的骨料控制粗骨料宜采用连续级配,细骨料宜采用中砂。粗骨料应选取粒径大、强度高、级配好的骨料,以获得较小的空隙率及表面积,从而减少水泥的用量,降低水化热,减少干缩,减小混凝土裂缝的开展。
4、加强施工过程控制
(1)降温曲线确定。混凝土水化热升温时间很短,大约在浇筑后的2-5d,混凝土的弹性模量很低,基本上处于塑性及弹塑性状态,约束应力很低。降温阶段,弹性模量迅速增加,约束拉应力也随时间增加,在某时刻超过抗拉强度便出现贯穿性裂缝。实践中偏安全地以截面中部的最高温度降温曲线代替平均降温曲线,利用表1的值求近似解。表1的基本条件是:水泥品种为矿渣水泥;水泥标号为425号;水泥用量为275kg/m3;钢模板。当用其他品种水泥,标号、模板、水泥用量有变化时,将上述数值乘以如下修正系数:tmax=t×=k1×k2×k3×k4。式中:k1、k2、k3、k4、为修正系数。
(2)严格控制混凝上的入模温度在30℃以下。
(3)埋设冷却管,在第一批开始混凝土初凝时由专人负责往冷却管内注入凉水降温,通过冷却排水,带走混凝土体内的热量。
(4)浇筑混凝土时,采用薄层浇筑,控制混凝土在浇筑过程中均匀上升,避免混凝土拌和物堆积过大高差,混凝土的分层厚度控制在20-30cm。
(5)如结构物厚度较厚,一次浇筑混凝土方量较大时,采用分层浇筑,通过增加表面系数,利于混凝土内部散热,分层厚度1、5m左右,层间间隔时间5~14d之间。
(6)加强振捣,以期获得密实的混凝土,提高密实度和抗拉强度,浇筑后,及时排除表面积水,进行一次抹面,防止早期收缩裂缝的出现。
(7)混凝土浇筑后,搭设遮阳布棚,避免阳光曝晒承台表面。
(8)混凝土浇筑后,混凝土表面用上工布覆盖保温,并洒水养生,使硅缓慢降温、缓慢干燥,减少混凝土内外温差。
