大体积混凝土施工方法及裂缝处理控制措施

王国柱

摘要:大体积混凝土施工中的裂缝问题,是一个迫切需要解决的技术难题。文章通过工程实践深入分析了大体积混凝土的施工方法,并总结了裂缝出现的原因及其控制处理措施,从而可以延长建筑物的正常使用寿命,提高大体积混凝土的施工质量。

关键词:大体积混凝土;施工方法;裂缝处理;浇注

中图分类号:TU528

文献标识码:A

文章编号:1009-2374(2009)18-0154-02

随着社会的不断进步及我国各城市的基础建设的迅速发展,混凝土在工程建设中占有重要地位,现代建筑中经常涉及到大体积混凝土施工,如房屋建筑工程、公路工程、桥梁工程、市政工程、水利工程等。尽管我们在施工中采取各种措施,小心谨慎,但裂缝几乎无所不在,仍然时有出现,并困扰着大批工程技术人员和管理人员,是一个迫切需要解决的技术难题。所以必须从根本上加以分析、处理、控制,来保证施工的质量。下面重点阐述大体积混凝土的施工工艺和技术要求以及施工裂缝的处理控制措施。

一、大体积混凝土的浇筑方法

目前,大体积混凝土浇筑的混凝土,绝大部分是采用泵送混凝土,避免了现场搅拌速度慢,跟不上的缺点。混凝土在运输的过程中不得产生分层、离析现象,如有离析现象,必须在浇筑前进行第二次搅拌。在大体积的混凝土在浇筑时,为了保证混凝土结构的整体性和施工的连续性,采用分层浇筑时,应保证在下层混凝土初凝前将上层的混凝土浇筑完毕。分层浇筑主要有以下三种形式:

1.全面分层:在整个模板内,将结构分成若干个厚度相等的浇筑层,浇筑区的面积即为基础平面面积。浇筑混凝土时从短边开始,沿长边的方向进行浇筑,要求在逐层浇筑过程中,第二层混凝土必须要在第一层混凝土初凝前浇筑完毕。由于全面分层浇筑,不需要进行分段,不需要支模分隔,而且一般情况下搅拌站的混凝土都能及时的跟上现成的浇筑,所以全面分层是目前大体积混凝土浇筑采用的最多的形式。

2.分段分层:当采用全面分层方案时浇筑强度很大,现场混凝土搅拌机、运输和振捣设备均不能满足施工要求时,可采用分段分层浇筑的方案。浇筑混凝土时结构沿长边方向分成若干段,浇筑工作从底层开始,当第一层混凝土浇筑一段长度后,便回头浇筑第二层,当第二层浇筑一段长度后,回头浇筑第三层,如此向前呈阶梯形推进。分段分层方案适用于结构厚度不大,但面积或长度较大时采用。

3.斜面分层:采用斜面分层方案时,混凝土一次浇筑到顶,由于混凝土自然流淌而形成斜面。混凝土振捣工作从浇筑层下端开始逐渐上移。斜面分层方案多用于长度较大的结构。由于斜面分层的方案在施工过程中不易控制,因此在我们平时的施工中极少采用这种方案进行混凝土。

二、大体积混凝土的振捣

1.混凝土应采取振动棒振捣。对于一次性混凝土浇筑体量较大的,可以同时采用多个振动棒,从不同的方位同时振捣。坚决避免漏振、过振的现象发生。

2.在振动界限以前对混凝土进行二次振捣,排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋的下部生成的水分和空隙,提高混凝土与钢筋的握裹力,防止因混凝土沉落而出现的裂缝,减少内部微裂,增加混凝土的密实度,使混凝土的抗压强度提高,从而提高抗裂性。

三、大体积混凝土的养护

1.养护方法分为保湿法和保温法两种。保湿法是常见的养护方法,浇水次数应能保持混凝土具有足够的湿润状态为准,养护初期,水泥水化作用进行较快。

2.养护时间。为了确保新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件,防止在早期由于干缩而产生裂缝,大体积混凝土浇筑完毕后,应在12h内加以覆盖和浇水。普通硅酸盐水泥拌制的混凝土养护时间不得少于14d;矿渣水泥、火山灰水泥等拌制的混凝土养护时间不得少于21d。对于有抗渗要求的大体积混凝土,其养护时间应提高一个档次,普通硅酸盐水泥拌制的混凝土养护时间不得少于21d;矿渣水泥、火山灰水泥等拌制的混凝土养护时间不得少于28d。

四、大体积混凝土裂缝的原因

近年来大量裂缝的出现,并非与荷载作用有直接关系,通过大量的调查与实测研究证明这种裂缝是由于变形作用引起,包括温度变形(水泥的水化热、气温变化、环境生产热),收缩变形(塑性收缩、干燥收缩、碳化收缩)及地基不均匀沉降(膨胀)变形。由于这些变形受到约束引起的应力超过混凝土的抗拉强度导致裂缝,统称“变形作用引起的裂缝”。

大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝,一方面是混凝土内部因素:由内外温差而产生的;另一方面是混凝土的外部因素: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,混凝土抗压强度较大,但抗拉能力却很小,所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时,即会出现裂缝。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。而产生裂缝的主要原因有以下几点造成:(1)材料不良引起的裂缝;(2)施工不当引起的裂缝;(3)温差引起的裂缝;(4)混凝土收缩引起的裂缝;(5)荷载引起的裂缝;(6)非荷载原因(如温度、收缩、不均匀沉降、冻胀等因素)引起的裂缝。

五、大体积混凝土裂缝分析

混凝土是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形只有(0.6～1.0)×104,长期加荷时的极限位伸变形也只有(1.2～2.0)×104。裂缝深度h与结构厚度H的关系如下:h≤0.1H表面裂缝;0.1H

混凝土的裂缝有害程度的标准是根据使用条件决定的。目前世界各国的规定不完全一致,但大致相同。如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求,最严格的允许裂缝宽度为0.1mm。近年来,许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2mm。当结构所处的环境正常,保护层厚度满足设计要求,无侵蚀介质,钢筋混凝土裂缝宽度可放宽至0.4mm;在湿气及土中为0.3mm;在海水及干湿交替中为0.15mm。沿钢筋的顺筋裂缝有害程度高,必须处理。

由于结构在外荷载作用下的破坏和倒塌是从裂缝扩展开始的,因此人们对裂缝往往产生一种建筑破坏的恐惧感是可以理解的。

在采用泵送条件下,其收缩与水化热大大增加,约束应力裂缝很难避免,张拉前开裂,张拉后又不闭合,裂缝控制的难度更加困难。

六、大体积混凝土裂缝的控制

1.在选择水泥原料的时候,应尽量优先选用水化热低、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或低强度水泥拌制混凝土。

2.采用改善骨料级配,砂选用中粗砂,含泥量小于3%,清除泥土和石粉,级配要好,从而可能提高混凝土自身的强度,相对可以减少水泥用量,对克服温度裂缝有好处。

3.采用冰水配制混凝土或混凝土搅拌站厂址配置有深水井,采用冰凉的井水配制,粗细骨料均搭设遮阳棚,避免日光曝晒,用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。

4.在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下,使用适当的缓凝减水剂,减少水泥用量、降低水灰比,以减小水化热。

5.掺加外加剂可使混凝土密实性、和易性好,表面易抹平,形成微膜。可有效地改善水泥浆与骨料的粘结力,提高混凝土抗裂性能、抗碳化性,减少混凝土泌水、水分蒸发、干燥收缩、碳化收缩、沉缩变形。

6.减小混凝土浇注的分层厚度,在条件允许时减缓混凝土浇注速度,以不出现冷缝为原则。热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热。

7.在混凝土增加预留孔降温,浇注完毕养护时期,预留孔内通入冷却水,养护水由于水泥水化热而造成温度升高,每隔2～3小时孔内换一次水,孔内热水沿管内流下,即可以降低混凝土内部的温度,减少混凝土内约束作用。

8.混凝土初凝后,上表面立即覆盖保温材料(如泡沫海棉、养护液、草袋、锯木、湿砂等)并浇水养护,不宜浇水过多,保持混凝土的湿润即可。厚板侧面及底面采用保留模板的方法养护,在寒冷季节采取外包塑料薄膜和干草袋的方法保温措施。规定合理的拆模时间,在缓慢的散热过程中,以控制混凝土的内外温差小于20℃,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度,使混凝土获得必要的强度。

七、大体积混凝土裂缝的处理

1.表面处理法:包括表面涂抹和表面贴补法。涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的缝,不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补(土工膜或其它防水片)法适用于大面积漏水(蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝)的防渗堵漏

2.填充法:用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝,作业简单,费用低。宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝或是裂缝中有充填物,用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开V型槽,然后作填充处理。

3.注浆法:此法应用范围广,从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好。

4.化学灌浆法:其方法为采取环氧类的化学浆液或水泥浆液对裂缝进行灌注填充,既提高了结构的整体性,又能有效阻止钢筋的进一步锈蚀;我们常常在实际中,在楼板受拉区裂缝两侧粘贴碳纤维布或钢板,阻止楼板继续开裂,提高安全性能。

5.迭合层法:对原有混疑土楼面凿毛清理,铺设钢筋网,重新浇筑一层细石混凝土整浇层,从力学角度来提高楼板的刚度和整体抗变形性能。

6.整体处理法:通过增设构件、改变传力途径、地基处理、结构补强等整体方法提高现浇楼板的抗裂性能;针对已出现的裂缝,视具体情况对其采取封堵或约束的方案。

7.结构补强法:因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等。

八、结语

随着建筑施工技术飞速发展,大体积混凝土的施工都比以前有了很大的提高。同时在实践中的应用效果也是比较好的,在施工实践中有待于进一步要靠我们多观察、多比较、积累经验,出现问题后多分析、多总结,结合多种预防处理措施,使大体积混凝土出现的裂缝问题能够在施工中得到更好的解决。

参考文献

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[2]施工技术[M].编辑出版杂志社.

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