大体积砼温度裂缝控制措施论文

浅谈大体积砼温度裂缝控制措施
摘要:在现代工业与民用建筑中,超长、超厚的大体积砼基础已屡见不鲜,但其裂缝的产生时有发生。

如何控制大体积砼裂缝的产生,是一项国际性的技术问题。

根据现有的理论和实践经验,在实际工程中,也可以控制和减少大体积砼裂缝的发生。

关键词:大体积砼温度裂缝控制
1 大体积砼结构温度、收缩裂缝产生的原因
大体积砼裂缝主要分为两大类:一类是荷载引起的裂缝(约占20%),一类是变形(温度、收缩、不均匀沉陷)引起的裂缝(约占80%)。

由于荷载引起的裂缝通过常规的应力计算可以得到很好控制,这里着重探讨由于温度、收缩引起的变形裂缝。

1.1 在大体积砼浇筑后,由于其表面系数小,体积大,水泥的水
化热量较高,水化热聚积在内部不易散发,砼内部温度将逐渐增高,而表面散热很快,形成较大的内外温差,内部产生压应力,外部产生拉应力。

若在砼表面附近存在较大的温度梯度,就会引起较大的表面拉应力,由于此时的砼的龄期很短,抗拉强度很低,如果温差产生的拉应力超过此时砼的极限抗拉强度,就会在砼表面形成表面裂缝。

1.2 温升影响产生的第二种裂缝是收缩裂缝。

它产生在砼的降温阶段,即当砼降温时,由于逐渐散热而产生收缩,再加上砼硬化过程中,由于砼内部拌合水的水化和蒸发,以及胶质体的胶凝等作用,促使砼硬化时收缩。

这两种收缩,在收缩时受到基底或结构本身的
约束,会产生很大的收缩应力(拉应力),如果产生的收缩应力超过
当时的砼极限抗拉强度,就会在砼中产生收缩裂缝,这种裂缝有时
会贯穿全断面而成为结构性裂缝。

1.3 大体积砼,升温阶段内外温差过大,会造成表面裂缝;降温
速率过大,会造成贯穿性冷缩缝。

表面裂缝虽不属于结构性裂缝,但在砼收缩时,由于表面裂缝处断面被削弱且存在应力集中,促使砼
收缩裂缝的开展,所以大体积砼施工中既要防止表面裂缝的产生,
又要防止收缩裂缝的出现。

因此,控制砼结构浇筑实体因水泥水化热引起的温升、砼浇筑块体里外温差及降温速度,防止砼实体出现有害的温度裂缝(包括砼
收缩)是施工技术的关键问题。

1.4 在长期的实践中,人们发现一些规律:①砼强度等级越高,
越易出现裂缝。

②泵送砼比半干性砼易出现裂缝,因其用水量大,粗骨料粒径较小,水泥用量大。

③温差和收缩越大越容易开裂,裂缝越宽、越密;④收缩和温度变化的速度越快,越容易开裂;⑤基底对结构的约束作用越大,越容易开裂:⑥温度梯度越大、承受均匀温差收缩的厚度越小,越容易开裂;⑦在一般情况下,结构的几何尺寸越大,越容易开裂,但这也不是绝对的。

2 在工程施工中控制温度、收缩裂缝的措施
实践证明,一方面,如果将砼内部与其表面的温差、温降速度控制在一定范围内,砼就不至于产生表面裂缝(我国规范确定的这个
温差限值为25℃、温降速度为1.5℃/d);另一方面,减小每次施工
面积(设置后浇带),减小基底对结构的约束作用(设置可滑移垫层),加大加密配筋,均可增强砼结构对砼收缩的抵抗作用。

前一方面是施工技术人员应解决的问题,后一方面主要由设计师根据实际情况决定。

2.1 在工程施工中,温度、收缩裂缝控制的主要任务
降低砼内部最高温升,减少总降温差;提高砼表面温度,降低砼
内外温差,减小温度梯度;延缓砼的降温速率,充分发挥砼的徐变特性;减少用水量,控制原材料质量。

2.2 具体措施
2.2.1 选用中低热的水泥品种,从根本上减小水化热。

选择中低热品种水泥(普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥),优先选用矿渣硅酸盐水泥。

水泥越细,标号越高,其活性与强度随之增高,带来的副作用是砼自身收缩越大。

能用低标号的水泥,尽量不用高标号水泥。

2.2.2 减少单位体积砼的水泥用量,也是减小水化热和砼收缩
的根本途径。

一般地,水泥量每增加10kg,水化热将升高1℃。

可以通过以下措施减小单方砼水泥用量:①可以不采用泵送砼时,尽量
不采用泵送。

②在工期许可的情况下,经设计人员同意,充分利用砼后期强度,用r60或r90代r28作为设计强度。

③掺入一定比例的掺合料。

砼中掺入磨细粉煤灰、矿渣粉、沸石粉、硅粉等掺合料,可以改善砼的工作性,提高可泵性,降低水化热,增加密实度,提高
砼强度和耐久性,减少砼收缩。

④掺入高效减水剂,减少用水量,从而减少单方砼水泥用量。

砼掺入减水剂,可以减少用水量,在保证水
灰比不变的情况下,可以减少水泥用量,降低砼收缩。

同时可减少砼中的自由水蒸发引起的收缩。

⑤控制粗细骨料质量。

粗骨料粒径增大,可以减少用水量和水泥用量,从而可以减少砼的自身收缩。

粗骨料必须是连续级配,针片状含量不超标,不仅能提高砼的可泵性,还可以减少砂率及细粉料含量,达到减少砼自身收缩的目的。

但粗骨料最大粒径应满足结构钢筋净间距和砼泵送管径要求。

细骨料级配合理,采用中砂比用细砂可降低用水量,从而降低砼的收缩值。

粗细骨料含泥量必须控制在标准以内,含泥量增大,不仅增加砼收缩,还会降低砼抗拉强度,对砼抗裂十分有害。

2.2.3 降低砼的浇筑温度,减少总降温差。

①降低进入搅拌机的温度。

夏季在水箱内加冰块降低水温;粗骨料遮阳防晒,并洒冷水降温;细骨料遮阳防晒;散装水泥提前储备,避免新出厂水泥温度过高。

②夏季,砼运输车加隔热套或对罐体喷淋冷水降温,砼泵送管道遮阳防晒。

③砼浇灌作业面遮阳,减少砼冷量损失。

2.2.4 掺加缓凝剂,降低水化热峰值。

掺加缓凝剂,能延缓水泥水化热的释放,延迟水化热的峰期,削减水化热的峰值。

2.2.5 掺uea膨胀剂。

掺入uea膨胀剂,在最初14d潮湿养护中,使砼体积微膨胀,补偿砼早期失水收缩产生的收缩裂缝。

2.2.6 砼内部埋冷却水管进行强制降温。

砼内部埋冷却水管进行强制降温,这也是有效的措施。

一般地,这种方案较少采用,只有在砼厚度较大(≥2.5m),内部水化热温升偏高、内表温差和降温速率不易控制的情况下,才有必要采用。

2.2.7 采用二次振捣、二次抹压技术。

砼入模振捣,在振捣时间界限以前,进行二次振捣,以排除砼因泌水在粗骨料、水平钢筋下部产生的水分和空隙,提高砼与钢筋的握裹力。

表面刮平抹压1～2h 后,即在砼初凝前在砼表面进行二次抹压,消除砼干缩、沉缩和塑性收缩产生的表面裂缝,增加砼内部的密实度。

但是,二次抹压时间必须掌握恰当,过早抹压没有效果;过晚抹压砼已进入初凝状态,失去塑性,消除不了砼表面已出现的裂缝。

2.2.8 加强养护。

针对所施工的工程,按照施工季节、环境条件、施工方法,先进行热工计算。

施工中及时掌握砼水化热升降规律,不同位置和深度的温度变化情况,随时调整养护措施。

①保湿养护:砼表面经过二次抹压后,立即覆盖塑料布,防止表
面水分蒸发,保持砼处于潮湿状态下养护。

特别是对于掺入uea膨胀剂的砼,在最初14d内,必须潮湿养护,方能促使膨胀剂充分发挥膨胀作用。

②保温养护:砼表面蓄热保温,降低内外温差,减小温度梯度,延缓砼的降温速率。

根据砼绝热温升计算,确定中心最高温度,按温控技术措施,确
定养护材料及覆盖厚度和养护时间。

保温养护的目的:减少砼表面热扩散,减小内外温差;延缓散热时间,控制降温速率,有利于砼强
度增长和应力松弛,避免产生贯穿裂缝。

养护一般不少于15d。

③在常温季节,砼终凝后也可采用蓄水养护的办法,替代前两种保湿保温养护办法。

根据砼内外温差数据,及时调整蓄水高度,也能
收到预期效果。

浇水的水温与砼表面温度之差不超过15℃。

在实际工程施工中,由于各种客观条件的限制,往往不能按上述的措施面面都能做到,也并不要求面面都做到。

采取哪些措施,这要根据实际情况决定取舍。

3 结束语
在实际工程施工中,根据现有的理论和实践经验总结出来的具体措施,可以控制和减少大体积砼温度裂缝的发生。

由于各种客观条件的限制,采取哪些控制措施,要根据具体的实际情况决定取舍,但要经计算验证,确保满足规范要求。