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因为大体积混凝土的截面尺寸较大,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。所以,大体积混凝土的防裂控制是结构阶段混凝土施工的重点。
1、 大体积混凝土工程概况
本工程中行李地道、共同沟、地下下穿道等地下结构结构超长,***基础底板、地下室外墙、地下各层、首层结构、(B1~B3段、A9段、C11段)、(B1~B3段、A9段、C11段)结构超长,属于超长混凝土结构,以上结构中的板、梁、承台、墙需釆取适当措施,以减少施工及使用过程中的收缩裂缝。
2、 大体积混凝土裂缝产生的原因
水泥水化热
水泥在水化过程中产生大量的热量,是大体积混凝土内部热量的主要来源。大体积混凝土截面厚度大,水化热聚集在结构内部不宜散失,使混凝土内部温度升高,混凝土内部的最高温度,大多发生在浇筑后的3〜5d,当混凝土的内部与表面温差过大时,会产生温度应力,当混凝土的抗拉强度不足抵抗温度应力时,便开始产生温度裂缝,是大体积混凝土容易产生裂缝的主要原因。
约束条件
结构在变形变化时,受到一定的抑制而阻碍变形,当早期温度上升产生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力,因为混凝土弹性模量小,应变和应力松弛度大,使混凝土与地基连接不牢固,因而压应力较小,当温度下降时,产生较大拉应力,若超过混凝土抗拉强度,混凝土就会出现垂直裂缝。
外界气温的变化
混凝土内部温度由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和混凝土的散热温度三者叠加。外界温度越高,混凝土的浇筑温度也越高。外界温度下降,尤其是骤降,大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度,产生温差应力,造成混凝土出现裂缝。
混凝土的拌和水中,只有约20%的水分是水泥水化热所必需的。其余80%被蒸发。水分的蒸发引起混凝土体积的收缩,从而产生裂缝。
3、大体积混凝土施工方法
基础底板釆用斜面分层的浇筑方法,且很浇筑由远及近,随着玲浇筑,泵管及架子逐渐拆除。
因为是大体积礙,为了防止温度裂缝及收缩裂缝出现,除了设计上釆取措施外,在施工操作上控制浇筑层厚度,不大于500mm,并通过测温记录与保温覆盖使内外温差控制在25°C以内。
因为磔坍落度为18〜20cm,釆用的浇筑坡度为1:6,各地泵同时向后退着浇筑,泵口之间的距离保证接软管后能左右交合。
根据泵送浇筑时,自然形成一个坡度的实际情况,在每道浇筑带前后布置三道振捣棒,前道振捣棒布置在底排钢筋处和混凝土坡脚处,确保下部後密实,后道振捣棒布置在混凝土卸料点,解决上部後的捣实。
除了钢筋稠密处,釆用斜向振捣外,其它部位均釆用垂直振捣,振捣点的距离为300〜400mm,插点距模板不大于200mm。
在後浇筑过程中,为了使上下层不产生冷缝,上层砕振实,应在下层彼初凝前完成,且振捣棒下插5cm。
振捣要釆取快插慢拔的原则,防止先将上层後振实,而下层後气泡无法排出,旦振捣棒略上下抽动,使振捣密实。
振捣时间不要过长,一般控制在表面出浮浆且不再下沉为止。
当底板礙浇筑到一半后,随即进行导墙後的浇筑,因为墙体与底板砕硬化时,收缩的方向不一致,在接缝处容易产生裂缝。
冬季施工,严格控制後出罐温度不底于10°C,入槽温度不低于5C。
在浇筑和振捣过程中,上浮的泌水和浮浆顺砕面流到坑底,随砕向前推进,由集水坑或后浇带处抽排。
泵送後排除泌水和浮浆后,表面仍有较厚的水泥浆,在後浇筑后一定要认真处理,按标高用长刮杆刮平,用木抹子搓压、拍实,在接近终凝前,用木抹子压光,使收缩裂缝闭合,然后覆盖保温材料,保温材料厚度根据大体积後表面遇上部点的温差值而定。
4、大体积混凝土质量控制措施
大体积混凝土质量控制措施
序号
项目
内容
1
原材料
粗骨料选用5〜40mm连续级配石子,含泥量vl%,%,针状、片状颗粒含量<5%,粗骨料的空隙率小于40%;细骨料用中粗砂,含泥量VI%,低含泥量能够减少混凝土自身的收缩,防止混凝土因收缩太大出现裂缝,级配好的骨料除能够改善混凝土拌合物的流动性外还能够降低单方混凝土的水泥用量,降低混凝土的水化热,可防止混凝土出现温度应力裂缝;选用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥或中低热的硅酸盐水泥,避免因水泥水化热大使混凝土内部温度过高产生温度裂缝。
2
双掺技术
掺加具有一定活性的矿物掺和料,即在混凝土内掺加一定量的I级磨细粉煤灰或磨细矿粉,在混凝土中加入适量磨细矿粉或具有一定活性的I级磨细粉煤灰取代一部分水泥,不但能够降低单方水泥的水化热防止出现温度裂缝,还能够改善混凝土的施工性能,增大混凝土的密实度,提高混凝土耐久性,加入掺合料还能够降低拌合物中的早强剂的浓度和碱的浓度,减少混凝土拌合物的泌水现象和坍落度损失,抑制混凝土中的碱一骨料反应。此外使用磨细矿渣粉和粉煤灰等工业废渣不但能够取代部分水泥减少因水泥生产而消耗的能量和资源,还能够很大程度上减少因工业废渣的排放造成的环境污染,有保护环境的作用。
3
和易性
控制混凝土的坍落度,要求大体积混凝土的入泵坍落度为160mm±20,严禁在施工现场对混凝土加水,控制混凝土的单方用水量,天气变化时应根据砂、石的含水率的变化、气温的变化及时对混凝土的施工配合比进行调整,要求混凝土拌合物的初凝时间不小于9小时,坍落度经时损失1小时小于20mm,2小时小于40mm,不离析、不泌水。
4
配合比设计
在配合比设计中充分考虑大体积混凝土的特点,既要减少混凝土的收缩,保证混凝土的强度,又要降低混凝土内部水泥水化反应产生的巨大热量,为降低水泥反应水化热,,掺加大量粉煤灰以降低单方水泥用量,进一步降低混凝土的水化热和收缩,同时粉煤灰可消耗混凝土中部分碱,可有效预防碱一集料反应。在配合比设计中掺加混凝土膨胀剂,根据掺加膨胀剂混凝土补偿收缩原理,利用自身的补偿收缩小大体积混凝土体积收缩的影响,以降低混凝土的可能性,同时以满足大体积混凝土的抗渗要求,掺加膨胀还能够推迟混凝土水化热峰值的出现时间,提高混凝土的抗裂性。
5
入模温度
为了防止混凝土内部温度过高产生温度裂缝,对混凝土的入模温度必须严格控制,夏季施工时避免阳光对砂、石的直接照射。为了降低混凝土的出机温度和浇筑温度。最有效的方
序号
项目
内容
法是降低原料温度,混凝土中石子比热较小,但每立方米混凝土中石子所占重量最大,所以最有效的办法是降低石子温度。在气温较高时,为了防止太阳直接照射使砂石温度升高,能够在砂石堆场搭设简易遮阳棚,除此之外,搅拌运输车罐体、泵送管道的冷却也是必要的措施。
6
生产运输
(1) 搅拌站在生产混凝土时要严格执行同一配合比,混凝土开盘前应对搅拌楼的所有计量设备进行校验,确保计量误差在规定允许范围内。
(2) 根据气温条件、运输时间(白天或夜天)、运输道路的距离、砂石含水率变化、混凝土坍落度损失等情况,及时适当地对原配合比(水胶比)进行微调,以确保混凝土浇筑时的坍落度能够满足施工生产需要,混凝土不泌水、不离析,确保混凝土供应质量。
(3) 炎热的天气时应采取相对应的降温措施降低混凝土的入模温度,防止出现温度裂缝。
(4) 混凝土搅拌运输车每次清洗后注意排净料筒内的积水,以免影响水胶比,同时还要注意将混凝土的运输时间控制在1小时内(根据天气及路程计算),以免坍落度损失过大,而影响混凝土的质量。
(5) 确保混凝土的连续供应,防止间隔时间过长混凝土出现冷缝,影响基础的质量。浇筑大体积混凝土前对混凝土运输车辆的行驶路线进行勘察,绘制行驶路程图,制定应急方案,确保混凝土施工时混凝土运输车辆不会受交通的影响。
(6) 现场要合理安排调度混凝土运输车辆及混凝土浇筑的人员,防止混凝土运输车在现场等待时间过长,影响混凝土的质量。确保入模混凝土的坍落度一致。
(7) 严禁在现场对混凝土拌合物加水。试验员对每车的坝落度进行取样试验,对坍落度不符合要求的混凝土严禁使用。
7
养护
为了防止混凝土因内部温度过高产生温度裂缝,保证混凝土在一定时间温度、湿度的稳定,使胶凝材料充分水化,前期主要是潮湿养护,可防止表面胶水,产生干缩裂缝。在后期降温阶段要减少表面热扩散,缓慢降温可充分发挥混凝土地应力松弛效应,提高抗拉性能,防止裂缝产生,养护时间遵循设计要求很多于21天。
5、大体积混凝土的测温
大体积混凝土施工,内部水泥水化热高且又不容易散失,导致混凝土内部与外部温差变大,温度应力也相对应变大,如不加以控制必然造成混凝土的开裂。所以,通过测温工作了解到大体积混凝土内部温度,并根据测温结果指导混凝土外
部的保温、保湿等工作以减小混凝土内外温差,对保证混凝土的后期质量、外观质量和控制混凝土的裂缝有重要的意义。
测温管理制度
必须设置专职测温工及技术管理人员,测温工应将当日测温表项目填写完整并签名后,及时交给技术管理人员,一方面使管理层随时掌握第一手资料,另一方面各管理层应及时对有代表性的点位(不得少于三点)掌握测温记录值,绘制该点位的中部温度和上部温度变化曲线。以便准确推算温度变化趋势和检查测温记录的真实性,以及确认是否增加覆盖或釆取其它措施。
测温应在混凝土浇筑后达到上人条件时()开始,直至连续48小时满足混凝土中心和混凝土表面温差、混凝土表面和环境温差均小于25°C以及混凝土表面温度与外界温度持平这两个条件时,方可停止测温。测温要求如下:1〜7d期间每2h测温一次;8〜21d期间每4h测温一次;22〜28d期间每8h测温一次。测试结果按不同浇筑区填写,每天早上9:00和下午5:00将测试结果交技术人员审核。
测温仪器的选择
为能直观、精确、迅速得到混凝土内部温度,并减轻测温人员的工作强度,本次测温釆用电子测温仪,在混凝土内部测温点位置预埋测温线,用于测温。
大体积混凝土测温系统
大体积混凝土电脑测温系统包括:计算机、计算机控制、数据适配器、电源系统、数据及电源传输线、现场数据釆集器、传感器等。
测温导线的预留方法
测温导线用细铁丝固定在4)10钢筋上,钢筋顶端200mm处刷红色油漆一道作为混凝土顶标高控制线(红色油漆线下埋入混凝土内)o从红色油漆线向下量取不同测温点深度,将温度传感器顶端的灵敏元件固定于各测温点处,埋置测温导线时注意测温金属探头不得接触钢筋。浇筑混凝土前应将插头包裹好,以免被污染。
注意事项
测温仪主机为精密仪表,使用时应小心轻放,严禁摔碰,使用完毕及时关机。
操作中,不可用力过猛,测温后将塑料带将插头罩好,确保插头清洁,避免潮湿。
设专人对测温点进行保护并做好警示标志,防止施工过程中将测温线弄坏。
大体积混凝土养护
(1) 墩柱混凝土的养护釆用洒水覆盖养护,在墩柱拆模后,立即用塑料布覆盖,用自来水接软管从顶部浇水养护,养护用水与混凝土表面温差不得大于15°C,浇水次数以能保持混凝土处于湿润状态为准。对塑料布釆用加绳箍的方式保证与混凝土面密贴和不被风刮破。
(2) 混凝土带模板养护期间,混凝土的内部最高温度不宜大于65笆,混凝土的内部温度和表面温度之差、表面温度与环境温度之差不宜大于15笆。
(3) 养护应在混凝土浇筑完12h内开始;养护时间到混凝土内部与混凝土表面温差及表面与大气温差稳定且小于25°C后,具体养护时间根据实际测温结果来确定。