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浅淡大体积混凝土裂缝的控制措施及实施要点

【发布时间:2020-01-10】



一、大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素

混凝土结构产生裂缝的主要原因有很多种,由变形应力引起的即是由温度、收缩、膨胀和不均匀沉降引起的变形较多,混凝土各种强度中抗拉强度最低,是抗压强度的7%~11%,当变形产生的应力超过了混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。在大体积混凝土结构中,虽然产生裂缝的原因较复杂,但由于构件的截面尺寸较大、水泥用量多,水泥水化反应中释放的水化热会产生较大的温度变化和混凝土收缩的共同作用下, 会产生较大的温度收缩应力, 这将成为大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。

二、工程案例概述

位于广西壮族自治区北海市银滩•万泉城三期建安工程,其中15#楼建筑面积为15978.98㎡,地上30层地下一层,建筑总高度为87.5 m,基础采用筏板基础,剪力墙结构。筏板基础的混凝土强度等级为C50P8,筏板基础厚1.3m混凝土计1358.5m3,基础外形为X形未设后浇带,该基础结构符合有关规定:“结构断面最小尺寸在0.8 m厚以上,水化热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差预计超过25 ℃的混凝土,称为大体积混凝土”,应按大体积混凝土进行施工。

三、原材料及配合比措施

为了有效控制有害裂缝的出现和发展,必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速度,等方面综合考虑,结合实际采取预防措施。

1、对混凝土原材料的选择措施

水泥应采用低水化热或中水热化的水泥如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等,并尽量降低混凝土中的水泥用量,以降低混凝土的温升,提高混凝土硬化后的体积稳定性,根据经验每减10kg水泥,其水化热将使混凝土的温度相应降低1℃;

掺入适量的粉煤灰及减水剂,改善混凝土的和易性、降低水灰比、减少水泥用量;

混凝土选用较小水灰比,以使混凝土早期就有较大的强度,满足抗拉强度大于温度应力,从而不产生裂缝;

使用粗骨料应尽量选用粒径较大、级配良好的粗细骨料,增强混凝土抗裂能力,并严格控制砂石含泥量,混凝土拌制用自来水。

四、混凝土浇筑方案措施:

因本工程筏板基础外形为X形,故将底板分成五个自然流水段,使用二台混凝土泵车分别从筏板西侧两个外角开始浇筑,在中间区域汇合后再分别浇筑东侧两个端角。为保证下层混凝土凝结前,施工上一层混凝土,应保证及时供应混凝土。

采用斜面分层方法进行浇筑,一次性连续浇注不留施工缝,以分层法先散失一部分混凝土热量。由西侧浇筑段端头底板砖模根部开始浇筑,每层均由下向上找坡浇筑,根据板厚为1300mm,斜面每层浇筑厚度400mm,按坡度为1:3来施工,每层铺灰长度为3×1300=3900mm,控制方法为在顶层钢筋上面拉线,线上作400mm间隔标志。振捣中产生的泌水及浮浆应及时排出。

五、混凝土温度监测及养护措施

本工程筏板基础混凝土的施工时间在12月上旬,日平均温度在21 ℃左右,混凝土浇筑后最高温度的峰值,一般出现在混凝土浇筑后的第三天,对混凝土浇筑后的内部最高温度与气温温差要控制在25 ℃内,以免因温差和混凝土的收缩而产生裂缝。

1.混凝土温度的计算

水泥水化热引起的混凝土内部实际最高温度与混凝土的绝热温升有关。

①混凝土的中心计算温度:Tl(t)=Tj+Th•ξ(t)

式中: Tj—混凝土浇筑温度(℃) Th—混凝土最大绝热温升(℃)

ξ(t)—不同浇筑厚度的混凝土的降温系数,对1.3m厚混凝土3天时选取ξ(t)=0.42

②混凝土最大绝热温升:Th=mc•Q/ C•ρ(1-e-mt)

式中: Th—混凝土最大绝热温升(℃)

mc—每m3混凝土的水泥用量(kg/m3),取548 kg/m3

Q—每公斤水泥28d水化热,查表Q=375kJ/kg

C—混凝土比热0.97kJ/kg•K

e—为常数,取2.718 ρ—混凝土容重2400 kg/m3

t—混凝土龄期(d) m—常数,与水泥品种、浇筑时温度有关

混凝土最大绝热温升:Th=548×375000/970×2400=88.27(℃)

③混凝土浇筑温度:Tj=TC+(TP+TC)×(A1+A2+A3+......+An)

式中:TC—混凝土拌合温度,按累计实测数据显示,有日照时混凝土拌合温度比当日温度高5~7 ℃,无日照时混凝土拌合温度比当日温度高2~3 ℃,本工程按3 ℃计算。

TP—混凝土浇筑时的室外温度(室外平均温度以21 ℃计)

A1+A2+A3+......+An—温度损失系数,查《大体积混凝土施工》P33表3-4得:

A1—混凝土装卸,每次A=0.032(装车、出料二次数);

A2—混凝土运输时,A=Q×t

式中:Q为9m3滚动式搅拌车其温升为0.0042,混凝土泵送不计;

t为运输时间(以分钟计),从商品混凝土公司到工地约30分钟;

A3—浇筑过程中A=0.003×60=0.18;

Tj=TC+(TP+TC)×(A1+A2+A3+......+An)=24+(21+24)×(0.064-0.126+0.18) =24+(45)×0.116=29.31 ℃

则混凝土内部中心温度: Tl(t)=Tj+Th•ξ(t)=29.31+88.27×0.42=66.38℃

从混凝土温度计算得知,在混凝土浇筑后的第三天,混凝土内部计算温升为66.38 ℃,比当时室外温度(21 ℃)高出45.38 ℃,必须采用相应的措施, 防止大体积钢筋混凝土基础因温差过大产生裂缝。

2、测温点设置及测温方法

为了能对筏板混凝土温度进行跟踪,及时掌握混凝土内外温差,以便对异常情况及时采取措施,采用埋设测温钢管加温度计进行监测,筏板测温孔间距为6m,每个测温点设测温计2根, 一根埋置于混凝土的中心位置, 测量混凝土中心的最高温升;另一根置于筏板顶标高下100mm, 测量混凝土的表面温度。

3、温度测试方法及结果

在混凝土浇筑前测出大气温度及入模混凝土温度并作好记录,自混凝土入模至浇筑完毕的五天期间内每隔二小时测温一次,以后每隔四小时测温一次。浇筑混凝土后的15天后或温度梯度<20度时,可停止测温。每测温一次,应记录、计算每个测温点的升降值及温差值,同时监测大气温度。实测混凝土中心温度与表面温度差,均未超过25℃ .

3、混凝土养护措施

为降低筏板混凝土的内外温差(≤25℃),将通过采用合理配合比及早期养护来实现。早期养护将采用随浇筑随搓平随覆盖的方法,通过覆盖塑料布既能减少混凝土内部水散发、又能保持混凝土表面温度不会降低太多,而引起内外温差过大。当浇筑完成覆膜养护达到12小时后,即采用蓄水养护法,蓄水深度保持在5-7cm,使混凝土养护充分并保证混凝土表面温度不发生较大变化。

4、结束语

大体积混凝土施工的关键是防止混凝土开裂,通过对施工方案的论证,认真执行以上各项技术措施,坚持科学的施工组织管理,必将收到良好的效果。本工程筏板基础混凝土一次性浇筑完成,从浇筑至今未发现温度变形裂缝,达到了设计强度以及结构自防水的抗渗效果,既保证了工程质量,也积累了较丰富的经验和全面的实测数据,对于今后的大体积混凝土施工质量提供了有效的保证。