谈大体积混凝土裂缝原因与施工措施.pdf

1 5 6 内 蒙 古 水 利 2 0 1 0年第 3期( 总第 1 2 7期) 【 混凝 土 施工 】 谈大体积混凝土裂缝原因与施工措施 吕 利 春 (山西电建一公司， 山西 大同 0 3 7 0 4 3 ) 摘 要 大体积混凝土工程施工时经常出现裂缝， 这些裂缝不能根除， 在施工时只能进行防治， 本文就结合电厂大型 设备基础 大体积 混凝 土施工的实例 ， 对 大体积混凝土裂缝产生原因和施工进行探讨。 关键词 大体积； 混凝土； 电厂； 大型设备基础 ； 裂缝； 措施 中图分类号： T v 5 4 4 9 1 文章标识码： C 文章编号： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 1 5 6 0 2 1 大体积混凝土的裂缝 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 ， 其危害性是较严重的； 而深 层裂缝部分地切断了结构断面， 也有一定危害性； 表面裂缝一 般危害性较小。但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全， 它都 有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝 宽度O 3 mm； 处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽 度 O 2 mm。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。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： 由于内外温差而产生的； 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。产生裂缝的主要原因有以下几方面： 1 1 水 泥水 化热 水泥在水化过程中要释放出一定的热量， 而大体积混凝土 结构断面较厚 ， 表面系数相对较小， 所以水泥发生的热量聚集 在结构内部不易散失。这样混凝土内部 的水化热无法及时散 发出去 ， 以至于越积越高， 使内外温差增大。单位时间混凝土 一 2 0 0 1 ) ) 的规定。在实际的施工过程中还要考虑气温和骨料 本身的含水量等因素对拌合物中水分的影响， 过多的水分使混 凝土产生离析 ， 影响外观质量， 相反混凝土则难以捣实， 形成内 部质量隐患 ； 其次混凝土的搅拌时间不能低于规范规定的最短 时间， 但也不能任意延长时间， 应根据不同稠度的混凝土和搅 拌机类型确定最佳搅拌时间， 当混凝土中掺有外加剂时， 应适 当延长搅拌时间； 第三在出料 口及时抽检混凝土的坍落度 ， 以 此来调整水的用量， 将坍落度控制在适当范围内， 始终保证拌 和物的性质稳定、 稠度相同。 ( 2 ) 混凝土浇筑。混凝土的浇筑过程要保证混凝土浇筑的 整体性 ， 浇筑时应分段分层连续进行， 中途不得停歇。每层浇 筑的厚度要根据工程结构特点、 配筋情况、 混凝土拌和物供应 情况及浇筑速度、 气温、 振捣方法等综合因素决定 ， 一般以3 O一 5 0 c m厚度为宜， 浇入仓内的混凝土应均匀灌注， 随时平仓， 不 得堆积。在基底面或原有混凝土面上浇筑混凝土时 应先铺一 层 23 c m的水泥砂浆， 砂浆的水灰比应较混凝土的水灰比减 少 0 0 3 0 0 5 ， 且一次铺设的砂浆面积与混凝土浇筑强度相适 应。混凝土浇筑过程中因故停歇时间超过混凝土的允许间歇 时间， 必须按施工缝处理后再进行浇筑， 以防间歇时间过长形 成断层纹。混凝土拌和物的自由下落高度不得超过 1 5 m， 当 高度超过 1 5 m时要采用导管或溜槽下料， 避免浇筑过程中发 生离析。浇筑混凝土期间， 应有专人检查模板 、 钢筋、 支架和预 埋件等情况 ， 当发现有松动 变形、 位移时， 应及时加 固处理。 混凝土初凝后， 模板不得碰动， 伸出的钢筋不可承受任何外力。 ( 3 ) 混凝土振实的表现为： 气泡不再出现， 混凝士粗骨料不 再显著下沉 、 表面呈现平坦并开始泛浆。振捣时还应注意： 振 捣器要垂直插入混凝土内， 移动距离不大于其作用半径的 1 5 倍， 为加强上下两层混凝土之间的接合， 振捣上一层混凝土时 应插入下一层混凝土5 1 0 c m， 振捣深度一般不超过振捣器头长 度的 1 2 5倍。振捣过程中， 振捣器不得紧靠模板 ， 距模板的垂 直距离不应小于振捣器作用半径的 1 2 ， 不得碰撞模板 、 钢筋和 预埋件。模板角落以及振捣器不能到达的地方 ， 辅以人工插钎 捣固， 以保证混凝土密实度及其表面平滑。禁止在模板内利用 振捣器使混凝 土拌 和 物长 距 离流 动来 代替 平 仓 ， 以免引 起离 析。避免漏振、 欠振和过振。在本层混凝土厚度未铺足或仓内 出现中间高、 两边低( 或一端高、 一端低) 的堆积现象时， 需先平 仓 ， 不可提前振捣； 在本层混凝土浇筑段前沿部分， 需预留5 0 1 0 0 c m， 不要急于振捣， 待下一段浇注接茬后再振。否则易导 致砂浆与骨料的分离， 还会形成色差， 影响混凝土的外观。 ( 4 ) 混凝土养护。养护期内保证合适的温度和湿度， 是确 保满足混凝土设计强度的必要条件， 同时， 也避免在混凝土表 面形成裂纹、 脆皮等外观质量缺陷。应在混凝土浇筑浇筑完毕 后 61 8 h内进行养护， 在混凝土表面上用草帘、 麻袋、 锯末等 加以覆盖 ， 并浇水保持湿润； 浇水养护时间一般不少于 2 8 d时 间为宜 ， 有特殊要求的部位宜适当延长养护时间。混凝土经养 护一定时间后方可拆除模板， 根据施工经验， 适当延长混凝土 在模内的养护期 ， 有利于保持混凝土表面的自然光洁度。 ( 编校 ： 郭宝丽 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 5一 o 4 作者简介： 于立平( 1 9 7 9一) ， 男， 助理工程师， 主要从事水 利工程施 工技 术管理 工作 。 谈大体积混凝土裂缝原 因与施工措施 吕利春 1 5 7 释放的水泥水化热， 与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种 有关 ， 并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自 然散热 ， 实际上内部的最高温度 ， 多数发生在浇筑后的最初 3 5 d 。 1 2 外界气 温变化 大体积混凝土在施工阶段 ， 它的浇筑温度随着外界气温变 化而变化。特别是气温骤降， 会大大增加内外层混凝土温差， 这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是 由于温差引起 温度变形造成的， 温差愈大 ， 温度应力也愈大。同时， 在高温条 件下 ， 大体积混凝土不易散热， 混凝土内部的最高温度一般可 达 6 0 6 5 ， 并且有较长的延续时间。因此， 应采取温度控制 措施 ， 防止混凝土内外温差引起的温度应力。 1 3 混凝土的收缩 混凝 土中约 2 0 的水 分是 水 泥硬 化 所 必须 的 ， 而约 8 0 的水分要蒸发。多余水分 的蒸发会 引起混凝土体积 的收缩。 混凝土收缩 的主要原 因是 内部 水蒸 发 引起混 凝 土收 缩。如果 混凝土收缩 后， 再处于水饱和状态 ， 还可 以恢复膨胀并 几乎达 到 原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化， 这对混 凝土是很不利的。影响混凝土收缩 ， 主要是水泥品种、 混凝土配 合比、 外加剂和掺合料的品种以及施工工艺、 养护条件等。 2大体积混凝土的配制 ( 1 ) 选用低水化 热的矿渣水泥 3 2 5 4 2 5 ； ( 2 ) 粗骨料宜采用连续 级配 ， 细骨料宜采用 中粗砂 ， 细度模 数大 于 2 4， 含泥量小于 2 ， 选用 5 4 0 mm， 石子 ， 含 泥量小于 1 ： ( 3 ) 外加剂宜采用缓凝剂、 减水剂； 掺合料宜采用粉煤灰、 矿渣粉等 ， 控制细度在 级以内； ( 4 ) 大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提 下， 应提高掺合料及骨料的含量， 以降低单方混凝土的水泥用 量 ； ( 5 ) 降低原材料的温度 ； ( 6 ) 水泥应尽量选用水 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等。 3大体积混凝土浇筑前施工准备 散装罐送水泥必须提前进厂 ， 降温处理至大气温度， 严 禁使用刚出厂的热水泥 ； 砂必须洗干净， 石子过筛， 控制含泥 量； 炎热季节砂 、 石应喷水雾降温 ， 防止混凝土出罐温度升 高； 根据天气预报， 做好混凝土运输车辆的防晒措施 ， 泵送管 道在炎热天气应覆盖一层草帘， 浇水降温； 施工前， 各参加单 位做好工器具、 机械、 车辆的维护， 试运行必须正常； 成立大 体积混凝土浇筑协调领导组， 组织好水源、 电源、 施工场地， 做 好各单位生产协调工作， 并做好技术交底 ， 确保施工能连续进 行； 施工技术人员根据试验配合比、 大气温度、 计算 出各龄期 混凝土内部温度、 表面温度、 做好混凝土浇筑后保温、 保湿的材 料准备工作； 抗裂度计算： 大体积混凝土收缩裂缝危险期在 7 d以后 ， 施工技术人员测算 7 、 1 O 、 l 5 、 2 1 d 抗裂强度。 4 大体积混凝土的浇筑与振捣 ( 1 ) 全面分层。即在第 1 层全面浇筑全部浇筑完毕后， 再 回头浇筑第2层 ， 此时应使第 1层混凝土还未初凝， 如此逐层 连续浇筑， 直至完工为止。采用这种方案， 适用于结构的平面 尺寸不宜太大， 施工时从短边开始， 沿长边推进比较合适。必 要时可分成两段 ， 从 中间向两端或从两端向中间同时进行浇 筑。 ( 2 ) 分段分层。混凝土浇筑时， 先从底层开始 ， 浇筑至 1 定 距离后浇筑第 2层 ， 如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层 数较多 ， 所以浇筑到顶后 ， 第 1 层末端的混凝土还未初凝 ， 又可 以从第 2段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求 供应的混凝土较少， 结构物厚度不太大而面积或长度较大的工 程 。 ( 3 ) 斜面分层。要求斜面的坡度不大于 1 3 ， 适用于结构 的长度大大超过厚度 3 倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始， 逐渐上移。 昆 凝土的振捣也要适应斜面分层浇筑工艺， 一般在 每个斜面层的上 、 下各布置一道振动器。上面的一道布置在混 凝 土卸料处 ， 保证上部混凝 土的捣实 。下面一道 振动器 布置在 近坡 脚处 ， 确保下部 混 凝 土 密 实 。随着 混凝 土浇 筑 的向前 推 进 ， 震动 器也相应跟上 。 5 大体积混凝土养护时的温度控制 养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。养护 主要是保持适宜的温度和湿度， 以便控制混凝土内表温差， 促 进混凝土强度 的正常发展及防止混凝土裂缝 的产生和发展。 根据工程的具体情况， 应尽可能多养护一段时间， 拆模后应立 即回土或在覆盖保护， 同时预防近期骤冷气候影响， 以控制 内 表温差， 防止混凝土早期和中期裂缝。大体积混凝土的养护， 不仅要满足强度增长的需要 ， 还应通过人工的温度控制， 防止 因温度变形引起混凝土的开裂。温度控制就是对混凝土的浇 筑温度和混凝土内部的最高温度进行人为的控制。在混凝土 养护 阶段 的温度控制应遵 循 以下几 点 ： ( 1 ) 混凝土的中心温度与表面温度之间、 混凝土表面温度 与室外 最低气温之 间的差值均应小 于 2 0 C； 当结构 混凝土具有 足够的抗裂能力时 ， 不大于 2 5 3 0 q C 。 ( 2 ) 混凝土拆模时， 混凝土的温差不超过 2 O 。其温差应 包括 表面温度 、 中心温度和外 界气 温之 间的温差 。 ( 3 ) 采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法 是在混凝土内部预埋水管 ， 通人冷却水， 降低混凝土内部最高 温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行 ， 还有常见的投毛 石法 ， 均可 以有效 地控制 因混凝 土 内外温差 而引起 的混凝 土开 裂 。 ( 4 ) 保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖 保温材料( 如草袋、 锯木、 湿砂等) ， 在缓慢的散热过程中， 使混 凝土获得必要的强度 ， 以控制混凝土的内外温差小于2 0 。 ( 5 ) 混凝土表层布设 抗 裂钢 筋 网片 ， 防止混凝 土 收缩 时产 生干 裂。 6结 论 大体积混凝土结构 的施工技术与措施直接关系到混凝土 结构的使用性能， 若能很好的了解大体积混凝土结构开裂的原 因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施 ， 将对电厂大 型设备基础大体积混凝土施工有着深远的意义。 ( 编校 ： 常淑英 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 4 2 9 作者简介： 吕利春( 1 9 7 5一) ， 男， 工程师， 从事工程施工管 理 、 设计 工作 。