论文部分内容阅读
[摘 要] 大体积混凝土与普通混凝土相比具有结构厚、体积大、混凝土数量多,工程条件复杂和施工技术要求高的特点,除了必须满足普通混凝土的强度、刚度、整体性和耐久性等要求外,主要就是如何控制温度裂缝的发生和开展。
[关键词] 混凝土裂缝 外界影响 解决措施
大体积混凝土通常是指结构断面最小尺寸100cm以上的混凝土结构。其尺寸已经大到必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值,合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。在电厂建设中较受人关注的大体积施工项目有汽机基础、除氧煤仓间基础、大型设备基础如磨煤机基础及冷却塔环基础等。大体积混凝土最大的施工质量问题是裂缝问题,由于出现裂缝的原因各异、形状不一,有必要对裂缝产生的原因进行深入地分析并采取有效措施,减少以至杜绝裂缝的产生。
由于大体积混凝土的截面尺寸较大,水泥用量多,在混凝土硬化期间水泥水化过程中所释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩,以及外界约束条件的共同作用,而产生的温度应力和收缩应力,是导致大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。为了防止混凝土的贯通裂缝发生,有效控制相表面裂缝的开展。可采取多种方式,如设置永久伸缩缝,将超长的现浇混凝土结构中间设置若干伸缩缝,以期释放大部分变形,控制裂缝的开展和发生。
大体积混凝土与普通混凝土相比具有结构厚、体积大、混凝土数量多,工程条件复杂和施工技术要求高的特点,除了必须满足普通混凝土的强度、刚度、整体性和耐久性等要求外,主要就是如何控制温度裂缝的发生和开展。由于大体积混凝土工程条件比较复杂,施工情况各异,混凝土原材料品质的差异较大,因此控制温度变形裂缝就不是单纯的结构理论问题,而是涉及到结构计算、构造设汁、材料组成和其物理力学指标、施工工艺等方面的综合技术问题。
1 温度应力引起的表面裂缝
和许多化学反应一样,水泥水化反应是放热过程,炼克水泥放tit的热贫约为356-461.f水泥水化放出较多热量而混凝土是热的不良导体,散热很慢,使混凝土内部温度升高,常温下水泥在3天内放出的热量是总水化热的一半左右,混凝土内最高温升发生在浇灌3-5天,外部混凝土则随气温升降,表里产生很大温差。混凝上温度膨胀系数为1×10-5,即温度升高1'C,每m膨胀0.01mm,温度变形对大体积混凝土极为不利。
2 干缩裂缝
毛细孔水分蒸发,使水面后退,弯月J如断冬变大。在张力的作用下,水的内部压力比外部坏力小,由于力差的存在,随着空气湿度降低,f细孔内负压增大,产生收缩力,使混凝土收缩。同时胶凝体的吸附水发生部分蒸发,失去水膜的胶凝体颗粒由于分子引力的作用,使粒子间的距离变小甚至发生新的化学结合而收缩。厚大混凝土表面干燥收缩快,中心干燥收缩慢,表面的收缩受到中心部的约束,在表面产生拉应力,促使裂缝产生。
3 外界气温的影响
外界温度高,混凝土的浇灌温度高。对控制温升不利;气温剧降,加大表层混凝土与内部混凝土的温差,同样不利,气温变化影响着大体积混凝土的质量。
4 外部约束条件的影响
结构在变形的过程中往往受到外部约束而产生附加的外约束应力。如大体积混凝土基础浇筑在坚硬地基或混凝土垫层上,未采取隔离放松措施,在混凝土收缩时,基础受地基约束,内部产生拉应力,造成降温收缩裂缝(外约束裂缝)。这种裂缝通常在混凝土浇灌2-3个月或更长的时间出现,易成为有害裂缝。
在大体积混凝土施工中,必须考虑温度应力的影响,并设法降低混凝土内部的最高温度,减小其内外温差。温度应力的大小,又涉及结构物的平面尺寸、结构厚度、约束条件、含钢量、混凝土的各种组成材料的特性等多种因素。所以,必须采用温度差和温度应力双控制的方法以确保混凝土的质量。
4.1 降低水泥水化热。尽最选用低热或中热水泥配制混凝土或掺用粉煤灰,降低水泥用量,减少水化热。
如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥等;充分利用混凝土的后期强度,减少每立方米混凝土中水泥用量。根据试验每增减10kg水泥,其水化热将使混凝土的温度升降1C;使用粗骨料,尽量选用粒径较大,级配良好的粗骨料,掺加粉煤灰等掺和料、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,严格控制砂石含泥量,适当增加骨料用量。掺用缓凝型减水剂。延缓水化时问,改善混凝土和易性。在满足施工要求的情况下尽量减少用水量;在基础内部预埋冷却水,通入循环冷却水,强制降低混凝土水化热温度;在无筋或少筋的大体积混凝土中,掺加总量不超过20%的大石块,减少大体积混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。
4.2 降低混凝土入模温度。选择较适宜的气温浇注大体积混凝土,尽量避免炎热天气浇注大体积混凝土。夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土,可对骨料喷冷水雾或冷气进行予冷,或对骨料进行护盖或设置遮阳装置避免日光直晒,于是运输工具如具备条件也应搭设避阳设施,以降到混凝土拌合物的入模温度。施工前顶测混凝土的浇灌温度和水泥水化热温度,估算混凝土的最高绝热温度。控制最高温度与表面温度之间的差值以及表面温度与外界气温的差值在25'C以内。因此夏天浇灌混凝土应降低浇灌温度,采取掺冰水搅拌等措施。冬天浇灌以混凝土不遭受冻害为原则,确保温差符合要求。
4.3 加强施工中的温度控制。在混凝土浇注之后,做好混凝土的保温保湿养护,缓缓降温,充分发挥徐变特性,减低温度应力,夏季应注意避免暴晒,注意保湿,冬季应采取措施保温覆盖,以免发生急剧的温度梯度;注意新浇灌混凝土的养护条件,保证有适宜的硬化条件,防止因早期干缩产生裂缝。浇灌完毕及时覆盖,保持表面经常湿润。在结构完成后及时回填,避免其侧面长期暴露。河北国华定洲电厂主厂房基础施工中,我们采用电子测温仪实测基础内外温度,为采取有效地养护措施,保证施工质量提供了更准确的数据,工程质量得到了国华公司和上海监理的好评。
4.4 改善约束条件,削减温度应力。在岩基或厚大混凝土垫层上浇灌大体积混凝土时,采取减少或消除约束作用的措施。可在基底上浇热沥青胶并撒铺砂子或铺油毡的方法,尽量减小对混凝土收缩的约束作用。采取分层或分块浇注大体积混凝土,合理设置水平或垂直施工缝,或在适当的位置设置后浇带,以放松约束程度,减少每次浇注长度的蓄热量,以防止水化热的积蓄,减少温度应力。河北国华定洲电厂主厂房大型设备基础设计中基本考虑了减小混凝土收缩约束的方案,施工中收到了较好的效果。
4.5 采用膨胀混凝土。由于膨胀混凝土的膨胀和补偿收缩作用,可以减少裂缝的产生,同时增强混凝土的密实性。水泥浆体中膨胀产物还能够隔断毛细孔渗水通道,因而还能提高混凝土抗渗性能。混凝土在早期产生一定的体积膨胀,一方面推迟了收缩产生的过程,另一方面,抗拉强度在此期间获得大幅度的增长,当收缩开始时,其抗拉强度已发展到足以抵抗内应力的程度,增强了抗裂能力。此外,由于早期产生了一定的体积膨胀,即使在干空气中发生体积收缩,最终体积绝对变形率也很小,有效降低了体积变形量,增强了体积稳定性。但应注意一个问题,随着膨胀剂掺量增加,混凝土自由膨胀率相应增大,抗拉、抗折等各种强度随之降低,只有在限制条件下,膨胀才能产生所需功能,起到有利作用。因此,泵送混凝土中掺用适量膨胀剂是减少和避免大体积混凝土裂缝的有效手段。
4.6 在温度变化较大部位提高配筋率。在大体积混凝土基础内设置必要的温度钢筋,在截面突变处和转折处,底、顶板与墙转折处,孔洞转角及周边,增加斜向构造配筋,以改变应力集中,防止裂缝的出现;设置后浇带,减小混凝土的收缩,提高抵抗温度变化的能力。后浇带的间距一般为30～40米,保证划分区段间混凝土可以较自由的收缩。后浇带宜在主体混凝土浇灌两个月后施工,这时主体混凝土收缩已完成60～70%,如果主体混凝土龄期太短,收缩尚未完成,浇筑后失去留后浇带的意义。后浇带最好采用膨胀混凝土,防止新老混凝土之间出现裂缝。
综上所述,大体积混凝土施工质量控制应从多个方面综合考虑,才能减少或避免裂缝的产生,保证工程质量。■
[关键词] 混凝土裂缝 外界影响 解决措施
大体积混凝土通常是指结构断面最小尺寸100cm以上的混凝土结构。其尺寸已经大到必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值,合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。在电厂建设中较受人关注的大体积施工项目有汽机基础、除氧煤仓间基础、大型设备基础如磨煤机基础及冷却塔环基础等。大体积混凝土最大的施工质量问题是裂缝问题,由于出现裂缝的原因各异、形状不一,有必要对裂缝产生的原因进行深入地分析并采取有效措施,减少以至杜绝裂缝的产生。
由于大体积混凝土的截面尺寸较大,水泥用量多,在混凝土硬化期间水泥水化过程中所释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩,以及外界约束条件的共同作用,而产生的温度应力和收缩应力,是导致大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。为了防止混凝土的贯通裂缝发生,有效控制相表面裂缝的开展。可采取多种方式,如设置永久伸缩缝,将超长的现浇混凝土结构中间设置若干伸缩缝,以期释放大部分变形,控制裂缝的开展和发生。
大体积混凝土与普通混凝土相比具有结构厚、体积大、混凝土数量多,工程条件复杂和施工技术要求高的特点,除了必须满足普通混凝土的强度、刚度、整体性和耐久性等要求外,主要就是如何控制温度裂缝的发生和开展。由于大体积混凝土工程条件比较复杂,施工情况各异,混凝土原材料品质的差异较大,因此控制温度变形裂缝就不是单纯的结构理论问题,而是涉及到结构计算、构造设汁、材料组成和其物理力学指标、施工工艺等方面的综合技术问题。
1 温度应力引起的表面裂缝
和许多化学反应一样,水泥水化反应是放热过程,炼克水泥放tit的热贫约为356-461.f水泥水化放出较多热量而混凝土是热的不良导体,散热很慢,使混凝土内部温度升高,常温下水泥在3天内放出的热量是总水化热的一半左右,混凝土内最高温升发生在浇灌3-5天,外部混凝土则随气温升降,表里产生很大温差。混凝上温度膨胀系数为1×10-5,即温度升高1'C,每m膨胀0.01mm,温度变形对大体积混凝土极为不利。
2 干缩裂缝
毛细孔水分蒸发,使水面后退,弯月J如断冬变大。在张力的作用下,水的内部压力比外部坏力小,由于力差的存在,随着空气湿度降低,f细孔内负压增大,产生收缩力,使混凝土收缩。同时胶凝体的吸附水发生部分蒸发,失去水膜的胶凝体颗粒由于分子引力的作用,使粒子间的距离变小甚至发生新的化学结合而收缩。厚大混凝土表面干燥收缩快,中心干燥收缩慢,表面的收缩受到中心部的约束,在表面产生拉应力,促使裂缝产生。
3 外界气温的影响
外界温度高,混凝土的浇灌温度高。对控制温升不利;气温剧降,加大表层混凝土与内部混凝土的温差,同样不利,气温变化影响着大体积混凝土的质量。
4 外部约束条件的影响
结构在变形的过程中往往受到外部约束而产生附加的外约束应力。如大体积混凝土基础浇筑在坚硬地基或混凝土垫层上,未采取隔离放松措施,在混凝土收缩时,基础受地基约束,内部产生拉应力,造成降温收缩裂缝(外约束裂缝)。这种裂缝通常在混凝土浇灌2-3个月或更长的时间出现,易成为有害裂缝。
在大体积混凝土施工中,必须考虑温度应力的影响,并设法降低混凝土内部的最高温度,减小其内外温差。温度应力的大小,又涉及结构物的平面尺寸、结构厚度、约束条件、含钢量、混凝土的各种组成材料的特性等多种因素。所以,必须采用温度差和温度应力双控制的方法以确保混凝土的质量。
4.1 降低水泥水化热。尽最选用低热或中热水泥配制混凝土或掺用粉煤灰,降低水泥用量,减少水化热。
如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥等;充分利用混凝土的后期强度,减少每立方米混凝土中水泥用量。根据试验每增减10kg水泥,其水化热将使混凝土的温度升降1C;使用粗骨料,尽量选用粒径较大,级配良好的粗骨料,掺加粉煤灰等掺和料、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,严格控制砂石含泥量,适当增加骨料用量。掺用缓凝型减水剂。延缓水化时问,改善混凝土和易性。在满足施工要求的情况下尽量减少用水量;在基础内部预埋冷却水,通入循环冷却水,强制降低混凝土水化热温度;在无筋或少筋的大体积混凝土中,掺加总量不超过20%的大石块,减少大体积混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。
4.2 降低混凝土入模温度。选择较适宜的气温浇注大体积混凝土,尽量避免炎热天气浇注大体积混凝土。夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土,可对骨料喷冷水雾或冷气进行予冷,或对骨料进行护盖或设置遮阳装置避免日光直晒,于是运输工具如具备条件也应搭设避阳设施,以降到混凝土拌合物的入模温度。施工前顶测混凝土的浇灌温度和水泥水化热温度,估算混凝土的最高绝热温度。控制最高温度与表面温度之间的差值以及表面温度与外界气温的差值在25'C以内。因此夏天浇灌混凝土应降低浇灌温度,采取掺冰水搅拌等措施。冬天浇灌以混凝土不遭受冻害为原则,确保温差符合要求。
4.3 加强施工中的温度控制。在混凝土浇注之后,做好混凝土的保温保湿养护,缓缓降温,充分发挥徐变特性,减低温度应力,夏季应注意避免暴晒,注意保湿,冬季应采取措施保温覆盖,以免发生急剧的温度梯度;注意新浇灌混凝土的养护条件,保证有适宜的硬化条件,防止因早期干缩产生裂缝。浇灌完毕及时覆盖,保持表面经常湿润。在结构完成后及时回填,避免其侧面长期暴露。河北国华定洲电厂主厂房基础施工中,我们采用电子测温仪实测基础内外温度,为采取有效地养护措施,保证施工质量提供了更准确的数据,工程质量得到了国华公司和上海监理的好评。
4.4 改善约束条件,削减温度应力。在岩基或厚大混凝土垫层上浇灌大体积混凝土时,采取减少或消除约束作用的措施。可在基底上浇热沥青胶并撒铺砂子或铺油毡的方法,尽量减小对混凝土收缩的约束作用。采取分层或分块浇注大体积混凝土,合理设置水平或垂直施工缝,或在适当的位置设置后浇带,以放松约束程度,减少每次浇注长度的蓄热量,以防止水化热的积蓄,减少温度应力。河北国华定洲电厂主厂房大型设备基础设计中基本考虑了减小混凝土收缩约束的方案,施工中收到了较好的效果。
4.5 采用膨胀混凝土。由于膨胀混凝土的膨胀和补偿收缩作用,可以减少裂缝的产生,同时增强混凝土的密实性。水泥浆体中膨胀产物还能够隔断毛细孔渗水通道,因而还能提高混凝土抗渗性能。混凝土在早期产生一定的体积膨胀,一方面推迟了收缩产生的过程,另一方面,抗拉强度在此期间获得大幅度的增长,当收缩开始时,其抗拉强度已发展到足以抵抗内应力的程度,增强了抗裂能力。此外,由于早期产生了一定的体积膨胀,即使在干空气中发生体积收缩,最终体积绝对变形率也很小,有效降低了体积变形量,增强了体积稳定性。但应注意一个问题,随着膨胀剂掺量增加,混凝土自由膨胀率相应增大,抗拉、抗折等各种强度随之降低,只有在限制条件下,膨胀才能产生所需功能,起到有利作用。因此,泵送混凝土中掺用适量膨胀剂是减少和避免大体积混凝土裂缝的有效手段。
4.6 在温度变化较大部位提高配筋率。在大体积混凝土基础内设置必要的温度钢筋,在截面突变处和转折处,底、顶板与墙转折处,孔洞转角及周边,增加斜向构造配筋,以改变应力集中,防止裂缝的出现;设置后浇带,减小混凝土的收缩,提高抵抗温度变化的能力。后浇带的间距一般为30～40米,保证划分区段间混凝土可以较自由的收缩。后浇带宜在主体混凝土浇灌两个月后施工,这时主体混凝土收缩已完成60～70%,如果主体混凝土龄期太短,收缩尚未完成,浇筑后失去留后浇带的意义。后浇带最好采用膨胀混凝土,防止新老混凝土之间出现裂缝。
综上所述,大体积混凝土施工质量控制应从多个方面综合考虑,才能减少或避免裂缝的产生,保证工程质量。■