剖析產生大體積混凝土裂縫因素
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【摘要】大型橋梁建設也日益增多,大體積混凝土在橋梁結構中被普遍采用。大體積混凝土如果施工處理不當,極易產生裂縫,控制裂縫對橋梁結構的耐久性具有非常重要的意義。
當前,大型橋梁建設也日益增多,大體積混凝土在橋梁結構中被普遍采用。大體積混凝土如果施工處理不當,極易產生裂縫,控制裂縫對橋梁結構的耐久性具有非常重要的意義。
一、大體積混凝土裂縫產生的原因
1、水泥水化熱水泥水化過程中放出大量的熱,且主要集中在澆筑后的2-5d左右,從而使混凝土內部溫度升高。尤其對于大體積混凝土來講,這種現象更加嚴重。
因為混凝土內部和表面的散熱條件不同,因此混凝土中心溫度很高,這樣就會形成溫度梯度,使混凝土內部產生壓應力,表面產生拉應力,當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產生裂縫。
1、混凝上的收縮混凝土在空氣中硬結時體積減小的現象稱為混凝土收縮。混凝土在不受外力的情況下的這種自發變形受到外部約束時(支承條件、鋼筋等),將在混凝土中產生拉應力,使得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮3種。在硬化初期主要是水泥水化凝固結硬過程中產生的體積變化,后期主要是混凝土內部自由水分蒸發而引起的干縮變形。
1、外界氣溫、濕度變化大體積混凝土結構在施工期間,外界氣溫的變化對裂縫的產生有著很大的影響。混凝土內部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結構的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關系,外界氣溫愈高,混凝土的澆筑溫度也就會愈高;如果外界溫度降低則又會增加大體積混凝土的內外溫度梯度。
二、大體積混凝土的施工控制
1、選用水化熱低的水泥品種水泥應盡量選用水化熱低、凝結時間長的水泥,優先采用硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸盆水泥、粉煤灰硅酸盆水泥、火山灰質硅酸鹽水泥等。但是,水化熱低的礦渣水泥的析水性比其他水泥大,在澆筑層表面有大量水析出。這種泌水現象不僅影響施工速度,同時影響施工質量。
2、優化混凝上配合比,摻加外加料和外加劑,減少水泥用量外加劑的種類繁多,但一般常用的有兩種:木鈣減水劑和活性粉料-粉煤灰。摻木質素磺酸鈣(簡稱木鈣)減水劑(水泥用量的0、25%),可延遲水化熱釋放速度,熱峰也有所降低,可以緩凝,在大體積混凝土中可以避免冷接縫,提高工作性及流動性,對收縮及抗拉強度幾乎沒有影響。摻粉煤灰能改善混凝土的粘塑性,還可降低水化熱約15%(摻水泥用量的15%)。超級秘書網
3、大體積混凝土的骨料控制粗骨料宜采用連續級配,細骨料宜采用中砂。粗骨料應選取粒徑大、強度高、級配好的骨料,以獲得較小的空隙率及表面積,從而減少水泥的用量,降低水化熱,減少干縮,減小混凝土裂縫的開展。
4、加強施工過程控制
(1)降溫曲線確定。混凝土水化熱升溫時間很短,大約在澆筑后的2-5d,混凝土的彈性模量很低,基本上處于塑性及彈塑性狀態,約束應力很低。降溫階段,彈性模量迅速增加,約束拉應力也隨時間增加,在某時刻超過抗拉強度便出現貫穿性裂縫。實踐中偏安全地以截面中部的最高溫度降溫曲線代替平均降溫曲線,利用表1的值求近似解。表1的基本條件是:水泥品種為礦渣水泥;水泥標號為425號;水泥用量為275kg/m3;鋼模板。當用其他品種水泥,標號、模板、水泥用量有變化時,將上述數值乘以如下修正系數:tmax=t×=k1×k2×k3×k4。式中:k1、k2、k3、k4、為修正系數。
(2)嚴格控制混凝上的入模溫度在30℃以下。
(3)埋設冷卻管,在第一批開始混凝土初凝時由專人負責往冷卻管內注入涼水降溫,通過冷卻排水,帶走混凝土體內的熱量。
(4)澆筑混凝土時,采用薄層澆筑,控制混凝土在澆筑過程中均勻上升,避免混凝土拌和物堆積過大高差,混凝土的分層厚度控制在20-30cm。
(5)如結構物厚度較厚,一次澆筑混凝土方量較大時,采用分層澆筑,通過增加表面系數,利于混凝土內部散熱,分層厚度1、5m左右,層間間隔時間5~14d之間。
(6)加強振搗,以期獲得密實的混凝土,提高密實度和抗拉強度,澆筑后,及時排除表面積水,進行一次抹面,防止早期收縮裂縫的出現。
(7)混凝土澆筑后,搭設遮陽布棚,避免陽光曝曬承臺表面。
(8)混凝土澆筑后,混凝土表面用上工布覆蓋保溫,并灑水養生,使硅緩慢降溫、緩慢干燥,減少混凝土內外溫差。
