大体积混凝土质量控制.doc
《大体积混凝土质量控制.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《大体积混凝土质量控制.doc(8页珍藏版)》请在沃文网上搜索。
1、一、 前言(一) 大体积混凝土的定义(二) 大体积混凝土结构裂缝的一般概念二、 大体积混凝土内产生裂缝的原因(一) 裂缝的起因(二) 表面裂缝和收缩裂缝(三) 裂缝产生的原因分析三、 裂缝控制的技术措施(一) 裂缝控制的设计措施(二) 裂缝控制的材料措施(三) 裂缝控制的施工措施(四) 混凝土的温控措施(五) 大体积混凝土的温控施工现场监测工作四、 结论:工程中大体积混凝土质量控制与技术措施武汉建工第二建筑有限公司 向荣华一、 前言随着建筑施工技术飞速发展,现代建筑中经常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房基础,大型设备基础,水利大坝等,其主要特点是体积大表面小,水泥水化热释放较集中,内部温度升
2、高较快,当混凝土内外温差较大时,会产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上加以分析,来保证施工的质量。结合本人在工程实际中名都花园、格林小城等工程的地下室、设备基础工程施工中的工程经验,对工程中大体积混凝土质量控制与技术措施进行阐述。(一) 大体积混凝土的定义大体积混凝土在现代工程建设中占有重要地位,而目前在国际上还没有一个统一的大体积混凝土定义。我国混凝土结构工程施工及验收规范认为,建筑物的基础最小边尺寸在13m范围内就属于大体积混凝土。日本建筑协会(JASSS)定义是:结构断面最小尺寸在80cm以上,同时水化热引起的混凝土内部温度与外界气温之差预计超过25的混凝土称为大体积混
3、凝土。国际预应力协会(FIP)规定,凡是混凝土一次浇注的最小尺寸大于0.6m,特别是水泥用量大于400kg/m3时,应考虑采用水泥水化热低的水泥或采取其他降温措施。美国混凝土协会定义为:任意体量的混凝土,其尺寸大于足以必须采取措施减少由于体积变形而引起的裂缝,统称为大体积混凝土。(二) 大体积混凝土结构裂缝的一般概念混凝土结构在减少和使用过程中出现不同程度,不同形式的裂缝,这是一个相当普遍的现象,大体积混凝土结构出现裂缝更普遍。全国调查的高层建筑地下结构中,底板出现裂缝的现象占调查总数的20%左右,地下室的外墙混凝土出现裂缝的现象占调查总数的80%左右,所以混凝土结构的裂缝是建筑工程长期困扰的
4、一个技术难题,一直未能很好的解决。国内外工程技术界都认为,规定钢筋混凝土结构的最大裂缝宽度主要时为了保证钢筋不产生锈蚀。各国的规范中有关允许最大裂缝宽度的规定虽然不完全一直,但基本相同。如在正常的空气环境中裂缝允许宽度为0.30.4mm,在轻微腐蚀介质中,裂缝允许宽度为0.20.3mm,在燕赵腐蚀介质中,裂缝允许宽度为0.10.2mm。但对建筑物的抗裂要求过严,必将付出很大的经济代价。科学的要求是将其有害程度控制在允许规范之内。根据国内外的调查资料,工程实践中结构物的裂缝原因,属于有变形变化(温度、适度、地基变形)引起的约占80%以上,属于荷载引起的约占20%左右。在大体积混凝土工程施工中,由
5、于水泥水化热引起混凝土内部温度和温度应力剧烈变化,从而导致混凝土发生裂缝,因此,控制混凝土浇筑块体内外温差及降温速度,防止混凝土出现有害的温度裂缝(包括混凝土收缩)是其施工技术的关键问题,我国的工程技术人员在科学实验的基础上,以防为主,采用了温控施工技术,在大体积混凝土结构的设计,混凝土材料的选择、配合比设计、拌制、运输、浇筑、保温养护及施工过程中混凝土浇筑内部温度和温度应力的监测等环节,采取了一系列的技术措施,成功地完成了我国许多钢铁企业和工业民用建筑、高层建筑的大体积混凝土工程的施工,取得了丰富的施工经验。大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同,分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝3种。贯穿裂缝
6、是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝,它切断了结构的断面,可能破坏结构的整体性和稳定性,其危害性较严重。而深层裂缝部分的切断了结构断面,也有一定危害性。表面裂缝并不是绝对的影响结构安全,它有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构建最大裂缝宽度0.3mm,处于露天或室内高湿度环节的构件最大裂缝宽度0.2mm。对于地下或半地下结构,混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.10.2mm是,虽然早期有轻微渗水,但经过一段时间后,裂缝可以自愈。如超过0.20.3mm,则渗透水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以,在地下工程中应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝。如出现这
7、种裂缝,将大大影响结构的使用,必须进行化学灌浆加固处理。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,所以温度应力一段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水泥水化热、外界气温变化和混凝土的收缩等造成。二、 大体积混凝土内产生裂缝的原因(一) 裂缝的起因钢筋混凝土结构物在使用过程中承受两类荷载:第一类为
8、静、动荷载等各种外荷载;第二类为温度、收缩、不均匀沉降等各种变形荷载。肉眼可见裂缝按其起因可分为三种,由静、动荷载等各种外荷载作用引起的裂缝,即按常规计算的主要应力引起的裂缝。由结构次应力引起的裂缝,即结构的实际工作状态同常规计算假定有出入而引起的裂缝。由变形变化引起的裂缝,即结构由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起的裂缝。这种裂缝的起因是介绍要求变形,当变形得不到满足,即变形受到约束是才引起应力,当这个应力超过混凝土抗拉强度时才引起裂缝。国内外有关调查资料表明,在工程实践中结构物的裂缝起因,由第二类荷载引起的裂缝约占8085%,而由第一类荷载引起的裂缝只占1520%。(二) 表面裂缝和收
9、缩裂缝通常大面积混凝土裂缝有表面裂缝和收缩裂缝,收缩裂缝按其成因可分为凝缩、自生收缩、冷缩、干缩、碳化收缩等。土木工程中的大面积钢筋混凝土结构,为了满足生产工艺、使用功能各构造要求,其截面尺寸往往很大,外荷载或次应力引起裂缝的可能性很小。但是由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土裂缝产生的主要原因。这种裂缝大致可分为两种:表面裂缝,大体积混凝土浇筑后,水泥水化产生大量的水化热,使混凝土的温度上升,但由于混凝土内部与表面的散热条件不同,因而中心温度高,表面温度低,形成温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力
10、,当这个拉压力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土表面就会产生裂缝。收缩裂缝是由于混凝土中所含水分的变化,化学反应及温度降低等因素均会引起混凝土体积收缩。当混凝土结构由于地基、钢筋或相邻部分的牵制及内部温度湿度不一引起各质点变形不同而处于不同的约束状态,混凝土因收缩受到约束产生拉力,若超过此时混凝土的抗拉强度,则产生裂缝。混凝土若处于无约束的自由状态,则收缩不会引起裂缝产生。混凝土收缩变形主要有浇筑初期(终凝前)的凝缩变形,硬化混凝土的干燥收缩变形,自主收缩变形,温度下降引起的冷缩变形及因碳化引起的碳化收缩变形等。施工中混凝土收缩主要与前四种收缩有关。就表面收缩和收缩裂缝而言,前者主要发生在升温阶段
11、,因此控制浇筑过程及浇筑后15天左右的温升与温差,后者则需要综合控制使混凝土温度收缩应力、干缩应力等不要超出混凝土当时的抗拉强度,控制的过程也要持续很长时间。大面积混凝土过程的条件比较复杂,施工情况各异,在加上混凝土原材料的材性差异较大,因此控制温度变形裂缝不是单纯的结构理论问题,而是涉及结构计算、构造设计、材料组成、物理力学性能及施工工艺等多学科的综合性问题。施工过程中控制水灰比、水泥的品种的选择、掺外加剂、控制温度变化、养护条件等是完全可以实现大体积混凝土裂缝控制的。(三) 裂缝产生的原因分析大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝,是其内部矛盾发展的结果,一方面是混凝土由于内外温差产生应力和应
12、变,另一方面是结构物的外约束和混凝土各质点的约束阻止了这种应变,一旦温度应力超过混凝土能承受的极限抗拉强度,就会产生不同程度的裂缝,众多工程实例证明,引起混凝土产生裂缝的主要原因可归纳为如下几个方面:水泥水化热的影响,水泥在水化过程中产生大量的热量,这是大体积混凝土内部温升的主要热量来源,由于大体积混凝土截面的厚度大,水化热聚集在结构内部不易散发,会引起混凝土内部急剧升温,测温实验研究表明,水泥水化热在13天放出的热量最多,大约占总热量的50%左右;浇筑后的35天内,混凝土内部的温度最高。混凝土的导热性能较差,浇筑初期混凝土的弹性模量和强度都很低,对水化热急剧升温引起的变形约束不大,温度应力比
13、较小,随着混凝土龄期的增长,其弹性模量和强度相应提高,对混凝土降温收缩变形的约束越来越强,即产生很大的温度应力,当混凝土的抗拉强度不能抵抗温度应力时,即产生温度裂缝。内外约束条件的影响,大体积混凝土与地基浇筑在一起,当温度变化时受到地基的限制,因而产生外部的约束应力,混凝土在早期的温度上升时,产生的膨胀变形受到约束面的约束而产生压应力,此时混凝土的弹性模量很小,而徐变和应力松弛较大,与地基连接不太牢固,因而压应力较小,但当温度下降时,在产生较大的拉压力,若超过混凝土的抗拉强度,则会出现垂直裂缝。外界气温变化的影响,大面积混凝土结构在施工期间,外界气温变化对防止大体积混凝土开裂有着重要影响。混凝
14、土浇筑温度与外界气温有着直接关系,浇筑温度由影响这混凝土的内部,大体积混凝土结构不易散热,其内部温度有的工程竟高达90以上,而且持续时间较长,温度应力是由温差引起的变形所造成的,如外界气温下降,特别是气温骤降,会较大混凝土的温度梯度,温差愈大,温度应力也愈大,易使大体积混凝土出现裂缝。混凝土收缩变形的影响,混凝土收缩变形为塑性收缩变形和干燥收缩变形两种。在混凝土硬化之前,处于塑性状态,如果上班混凝土的均匀沉降受到现在,如遇到钢筋或大的骨料,或者平面面积较大的混凝土,其水平方向的减缩比垂直方向更难时,就容易形成一些不规律的塑性收缩性裂缝,掺入混凝土中的拌合水,约有20%水份是水泥水化反应所必需的
15、,其余80%都要被蒸发,失去的自由水不引起混凝土的收缩变形,而吸附水的逸出就会引起混凝土的干燥收缩。除干燥收缩外,还会产生碳化收缩。三、 防止大体积混凝土裂缝的技术措施(一) 裂缝控制的设计措施大体积混凝土的强度等级宜在C20C35范围内选用,利用后期强度R60。随着高层和超高层建筑物不断出现,大体积混凝土的强度等级日趋增高,出现CA-0C55等高强混凝土,设计强度过高,水泥用量过大,必然造成混凝土水化热过高,混凝土块体内部温度高,混凝土内外温差超过30以上,温度应力容易超过混凝土的抗拉强度,产生开了。竖向受力结构可以用高强混凝土减小截面,而对于大体积混凝土底板应在满足抗弯及抗冲切计算要求下,
16、采用C20C35的混凝土,避免设计上“强度越高越好”的错误概念。考虑到减少周期长的特点,在保证基础由足够强度,满足使用要求的前提下,可以利用混凝土60d或90d的后期强度,这样可以减少混凝土中的水泥用量,以降低混凝土浇筑块体的温度升高。大体积混凝土基础除应满足承载力和构造要求外,还应增配承受水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开展的钢筋,以构造钢筋来控制裂缝,配筋应尽可能采用小直径、小间距。采用直径814mm的钢筋和100150mm的间距是比较合理的,大截面的配筋率不小于0.3%,应在0.3%0.5%之间。当基础设置于岩石地基上时,宜在混凝土垫层上设置滑动层,滑动层构造可以采用一毡一油,在夏季施
- 1.请仔细阅读文档,确保文档完整性,对于不预览、不比对内容而直接下载带来的问题本站不予受理。
- 2.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
- 3、该文档所得收入(下载+内容+预览)归上传者、原创作者;如果您是本文档原作者,请点此认领!既往收益都归您。
下载文档到电脑,查找使用更方便
10 积分
下载 | 加入VIP,下载更划算! |
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 体积 混凝土 质量 控制