大體積混凝土結構施工及裂縫控制

2022-05-30 03:15:03 字數 4398 閱讀 9518

1、大體積混凝土的裂縫

大體積混凝土內出現的裂縫按深度的不同,分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。貫穿

裂縫是由混凝土表面裂縫發展為深層裂縫,最終形成貫穿裂縫。它切斷了結構的斷面,可能破壞

結構的整體性和穩定性,其危害性是較嚴重的;而深層裂縫部分地切斷了結構斷面,也有一定危

害性;表面裂縫一般危害性較小。但出現裂縫並不是絕對地影響結構安全,它都有乙個最大允許值。處於室內正常環境的一般構件最大裂縫寬度≤0.3mm;處於露天或室內高濕度環境的構件最大裂縫寬度≤0.2mm。

對於地下或半地下結構,混凝土的裂縫主要影響其防水效能。一般當裂縫寬度在0.1~0.2mm時,雖然早期有輕微滲水,但經過一段時間後,裂縫可以自癒。如超過0.2~0.3mm,則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速加大。

所以,在地下工程中應盡量避免超過0.3mm貫穿全斷面的裂縫。如出現這種裂縫,將大大影響結構的使用,必須進行化學灌漿加固處理。大體積混凝土施工階段所產生的溫度裂縫,一方面是混凝土內部因素:

由於內外溫差而產生的; 另一方面是混凝土的外部因素:結構的外部約束和混凝土各質點問的約束,阻止混凝土收縮變形,混凝土抗壓強度較大,但抗拉能力卻很小,所以溫度應力一旦超過混凝土能承受的抗拉強度時,即會出現裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值內,一般不會影響結構的強度,但卻對結構的耐久性有所影響, 因此必須予以重視和加以控制。

1.1水泥水化熱

水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量,而大體積混凝土結構斷面較厚,表面係數相對較小,所以水泥發生的熱量聚集在結構內部不易敖失。這樣混凝土內部的水化熱無法及時散發出去,以

至於越積越高,使內外溫差增大。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱,與混凝土單位體積中水泥

用量和水泥品種有關,並隨混凝土的齡期而增長。由於混凝土結構表面可以自然敖熱,實際上內部的最高溫度,多數發生在澆築後的最初3—5天。

1.2外界氣溫變化

大體積混凝土在施工階段,它的澆築溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降,會大

大增加內外層混凝土溫差,這對大體積混凝土是極為不利的。溫度應力是由於溫差引起溫度變形

造成的,溫差愈大,溫度應力也愈大。同時, 在高溫條件下,大體積混凝土不易散熱,混凝土內

部的最高溫度一般可達60~65℃,並且有較長的延續時間。因此, 應採取溫度控制措施,防止混

凝土內外溫差引起的溫度應力。

1.3混凝土的收縮

混凝土中約20% 的水分是水泥硬化所必須的,而約80% 的水分要蒸發。多餘水分的蒸發會

引起混凝土體積的收縮。混凝土收縮的主要原因是內部水蒸發引起混凝土收縮。如果混凝土收縮

後,再處於水飽和狀態,還可以恢復膨脹並幾乎達到原有的體積。乾濕交替會引起混凝土體積的

交替變化,這對混凝土是很不利的。影響混凝土收縮,主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑

和摻合料的品種以及施工工藝、養護條件等。

2 、大體積混凝土的配製

大體積混凝土所選用的原材料應注意以下幾點:

① 粗骨料宜採用連續級配,細骨料宜採用中砂;

②外加劑宜採用緩凝劑、減水劑;摻合料宜採用粉煤灰、礦渣粉等;

③大體積混凝土在保證混凝土強度及坍落度要求的前提下,應提高摻合料及骨料的含量, 以降低單方混凝土的水泥用量;

④ 降低原材料的溫度;

⑤水泥應盡量選用水化熱低、凝結時間長的水泥,但是, 水化熱低的礦渣水泥的析水性比其它水泥大,在澆築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。在選用礦渣水泥時應盡量選擇泌水性小的品種,並應在混凝土中摻入減水劑, 以降低用水量。

在施工中, 應及時排出析水或拌制一些幹硬性混凝土均勻澆築在析水處,用振搗器振實後, 再繼續澆築上一層混凝土。

3、大體積混凝土的澆築與振搗:

澆築方案除應滿足每一處混凝土在初凝以前就上一層新混凝土覆蓋並搗實完畢外,還應考慮

結構大小、鋼筋疏密、預埋管道和地腳螺栓的留設、混凝土**情況以及水化熱等因素的影響,

常採用的方法有以下幾種:

3.1全面分層

即在第一層全面澆築全部澆築完畢後, 再回頭澆築第二層,此時應使第一層混凝土還未初凝,

如此逐層連續澆築, 直至完工為止。採用這種方案,適用於結構的平面尺寸不宜太大,施工時從短邊開始,沿長邊推進比較合適。必要時可分成兩段,從中間向兩端或從兩端向中間同時進行澆築。

3.2分段分層

混凝土澆築時, 先從底層開始, 澆築至一定距離後澆築第二層,如此依次向前澆築其他各層。由於總的層數較多,所以澆築到頂後,第一層末端的混凝土還未初凝,又可以從第二段依次分層澆築。這種方案適用於單位時間內要求**的混凝土較少,結構物厚度不太大而面積或長度較大的工程。

3.3斜面分層

要求斜面的坡度不大於1:3,適用於結構的長度大大超過厚度3倍的情況。混凝土從澆築層下

端開始, 逐漸上移。混凝土的振搗也要適應斜面分層澆築工藝,一般在每個斜面層的上、下各布

置一道振動器。上面的一道布置在混凝土卸料處,保證上部混凝土的搗實。下面一道振動器布置在近坡腳處,確保下部混凝土密實。隨著混凝土澆築的向前推進, 震動器也相應跟上。

4、大體積混凝土養護時的溫度控制

根據工程的具體情況,應盡可能多養護一段時間,拆模後應立即回土或覆蓋保護, 同時預防

近期驟冷氣候影響,以控制內錶溫差,防止混凝土早期和中期裂縫。大體積混凝土的養護,不僅

要滿足強度增長的需要,還應通過人工的溫度控制, 防止因溫度變形引起混凝土的開裂。

混凝土養護階段溫度控制應遵循以下幾點:

(1)混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應小

於20℃ ; 當結構混凝土具有足夠的抗裂能力時,不大於25~30℃ 。

(2)混凝土拆模時,混凝土的溫差不超過20℃。其溫差應包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。

(3)採用內部降溫法來降低混凝土內外溫差。內部降溫法是在混凝土內部預埋水管,通入冷卻水,降低混凝土內部最高溫度。冷卻在混凝土剛澆築完時就開始進行,還有常見的投毛石法,均可以有效地控制因混凝土內外溫差而引起的混凝土開裂。

(4)保溫法是在結構外露的混凝土表面以及模板外側覆蓋保溫材料(如草袋、鋸木、溼砂等),

在緩慢的散熱過程中,使混凝土獲得必要的強度,以控制混凝土的內外溫差小於25℃。

(5)混凝土表層布設抗裂鋼筋網片,防止混凝土收縮時產生乾裂。

5、大體積混凝土結構施工例項

珠海電廠600mw 超臨界燃煤機組#3汽輪發電機基礎設計採用大底板天然基礎,直接坐落在

中風化基岩上,超挖部分用素混凝土回填。基礎布置於主廠房汽機問4~6軸問,距b軸l 5.3m,

其平面尺寸46.9m ×l4.8m,底板厚3.5m,體積為2l75.79m , 基礎埋深一7.0m。根據施工規範和類似工程經驗,汽機底板大體積混凝土基礎內、外溫差允許值為25℃。根據該允許溫差進行計算分析,在施工中,採取了如下的溫控措施:

(1)合理的材料選擇

a、使用低發熱量的水泥品種,選用紅水河p.042.5普通矽酸鹽水泥(鋁酸三鈣含量不超過8%),從而降低混凝土水泥水化熱溫公升。在澆築混凝土前3天,在水泥中轉站和攪拌站水泥庫內貯存水泥.隨著水泥存放時問的延長,水泥溫度不斷降低。

b、選擇合適的外加荊。使用csp一2的高效緩凝型減水荊,初凝時間控制在》6h。同時摻入珠海電廠供給ⅱ級粉煤灰, 來降低水泥用量,從而減少水化熱。

c、選擇科學的水灰比,使混凝土獲得良好的和易性。根據有關理論計算和試驗,採用最佳的水灰比。

d、選擇合適的石子粒徑。採用石子粒徑為5~31.5mm連續級配,含泥量小於l%。同時在骨料場預先灑水降溫,從而降低混凝土澆築時的溫度

e、攪拌用水的降溫措施。施工期間正值7月,室外最高氣溫高達35~40"(2。針對這一工況採用了貯水池內加冰的方法,用冰屑水攪拌混凝土。有效地控制混凝土的入模溫度,使其達到30"(3及

以下。f、為避免溫度裂縫的產生,在混凝土內摻0.9kg/m kf一0l型聚丙烯纖維絲,規格為l 5d ×

46 。19mm。混凝土攪拌時, 按混凝土的原配合比不變,將分裝好的纖維按每盤混凝土的立方數準確投入與砂、石同步攪拌。

比正常攪拌時間延長30秒,混凝士澆築方法與未新增纖維的混凝土相同。

(2)施工過程控制

a、混凝土澆築嚴格按分層按階梯進行,這樣有利於散熱,防止浮漿及泌水,施工人員在施工中,隨時監測混凝土的入倉溫度,保證混凝土澆築溫度不超過30℃ 。

b、混凝土表面初凝前採用三次抹面刮平的方法以防止早期混凝土表面收縮裂縫的產生。初步按標高用長尺刮平,初凝前用鐵滾筒碾壓數遍,再用木蟹打磨壓實,以閉合收水裂縫,約1 2h後,覆蓋薄膜和麻袋充分澆水濕潤養護。

c、加強混凝土的養護和保溫工作。採用先一層塑料薄膜後二層麻袋做保溫保濕養護,以保證混凝土內外溫度差不超過25℃。結構側面在模板外側用二層麻袋養護。

並根據測溫值與溫差,及時調整養護措施(調節降溫速率)。根據工程情況,盡可能多養護一段時間(不少於15天),拆模後立即回填土或再用麻袋覆蓋保護。

(3)在底板基礎內設測溫探頭

共有18組,每組在基礎的上、中、下部位各設乙個探頭,採用電子測溫儀進行混凝上內外溫度測量,1~3d,每2小時測一次;4~1 5d, 每4小時測一次;1 5~30d,每8小時測一次。發現溫差超過25℃及時採取保溫措施。

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