4.4 溫度裂縫 溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?;炷翝仓?span>,在硬化過(guò)程中,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大,大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā),導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升。而混凝土表面散熱較快,這樣就形成內(nèi)外的較大溫差。較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí),混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫,這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大,或者是混凝土受到寒潮的襲擊等,會(huì)導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降,而產(chǎn)生收縮。表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束,將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫,這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。
溫度裂縫的走向通常無(wú)一定規(guī)律。大面積結(jié)構(gòu)裂縫常縱橫交錯(cuò);梁板類(lèi)長(zhǎng)度尺寸較大的結(jié)構(gòu),裂縫多平行于短邊;深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行,裂縫沿著長(zhǎng)邊分段出現(xiàn),中間較密。裂縫寬度大小不一,受溫度變化影響較為明顯:冬季較寬,夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細(xì),而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。
5. 裂縫的防治措施
5.1 設(shè)計(jì)措施
1. 精心設(shè)計(jì)混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的情況下,應(yīng)盡可能地降低混凝土的單位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水膠比)二摻(摻高效減水劑和高性能引氣劑)一高(高粉煤灰摻量)”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,生產(chǎn)出高強(qiáng)、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。
2. 增配構(gòu)造筋提高抗裂性能。配筋應(yīng)采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應(yīng)在0.3-0.5%之間。
3. 避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中,在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。
4. 在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁,提高該部位的配筋率,提高混凝土的極限拉伸。
5. 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮施工時(shí)的氣候特征,合理設(shè)置后澆縫,保留時(shí)間一般不小于60天。如不能預(yù)測(cè)施工時(shí)的具體條件,也可臨時(shí)根據(jù)具體情況作設(shè)計(jì)變更。
5.2 施工措施
1. 嚴(yán)格控制骨料級(jí)配和合泥量
選用10.40mm連續(xù)級(jí)配碎石(其中10.30mm級(jí)配含量65%左右),細(xì)度模數(shù)2.80-3.00的中砂(通過(guò)0.315n凹篩孔的砂不少于15%,砂率控制在40%-45%)。砂、石含泥量控制在1%以?xún)?nèi),并不得混有有機(jī)質(zhì)等雜物,杜絕使用海砂。
2. 選擇適當(dāng)外加劑
可根據(jù)設(shè)計(jì)要求,混凝土中摻加一定用量外加劑,如防水劑、膨脹劑、減水劑、緩凝劑等外加劑。外加劑中糖鈣能提高混凝土的和易性,使用水量減少20%左右,水灰比可控制在0.55以下,初凝延長(zhǎng)到5h左右。
3. 選擇優(yōu)化配合比
選用良好級(jí)配的骨料,嚴(yán)格控制砂石質(zhì)量,降低水灰比,并在混凝土中摻加粉煤灰和外加劑等,以降低水泥用量,減少水化熱,以降低混凝土溫升,從而可以降低混凝土所受的拉應(yīng)力。
4. 采用切實(shí)可行的施工工藝
根據(jù)泵送大體積混凝土的特點(diǎn),采用“分段定點(diǎn),一個(gè)坡度,薄層澆筑,循序推進(jìn),一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法,能較好地適應(yīng)泵送工藝,避免混凝土輸送管道經(jīng)常拆除、沖洗和接長(zhǎng),從而提高泵送效率,簡(jiǎn)化混凝土的泌水處理,保證上下層混凝土澆筑間隔不超過(guò)初凝時(shí)間。根據(jù)混凝土泵送時(shí)自然形成一個(gè)坡度的實(shí)際情況,在每個(gè)澆筑帶的前后布置兩道振動(dòng)器,第一道布置在混凝土出料口,主要解決上部混凝土的振實(shí);由于底層鋼筋間距較密,第二道布置在混凝土坡腳處,以確保下部混凝土密實(shí)。隨著澆筑的推進(jìn),振動(dòng)器也相應(yīng)跟上,以確保整個(gè)高度上混凝土的質(zhì)量。由于大體積泵送混凝土表面水泥漿較厚,故澆筑結(jié)束后須在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍,打磨壓實(shí),以閉合混凝土的收水裂縫。
5. 嚴(yán)格控制混凝土入模溫度
大體積混凝土最好選在春秋季施工,以降低入模溫度,既是在夏季施工最好采取有效措施降低入模溫度,再者澆筑混凝土?xí)r最好不要讓混凝土在太陽(yáng)下直接爆曬。施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)碎石灑水降溫,保證水泥庫(kù)通風(fēng)良好,自來(lái)水預(yù)可先放入地下蓄水池中降溫。
6. 加適當(dāng)預(yù)埋件
在混凝土易裂縫部位埋設(shè)應(yīng)力應(yīng)變傳感片,直接測(cè)試?yán)瓚?yīng)力,以便更直接控制混凝土(調(diào)節(jié)保溫保濕養(yǎng)護(hù)條件,保證溫度梯度),確?;炷敛怀霈F(xiàn)裂縫。在基礎(chǔ)面筋上加設(shè)鐵絲網(wǎng)或小直徑鋼筋網(wǎng),以提高混凝土表面抗裂性(中間溫度筋可去掉)。如3.0m厚承臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí),在承臺(tái)中間設(shè)置了墊20@2肋水平抗縮鋼筋網(wǎng)片。采用“水平分層間隙”施工方法,分兩層進(jìn)行澆筑,間隙時(shí)間7d以上,分層厚度各1.5m,抗縮鋼筋網(wǎng)設(shè)置在下層1.5m的上表面。在工期允許的情況下,這種施工方法可降低內(nèi)部最高溫升、減少人力、材料及機(jī)械設(shè)備的投入。
7. 改進(jìn)施工技術(shù)
施工時(shí)加強(qiáng)插筋位置的振搗、抹壓、養(yǎng)護(hù)。由于鋼筋是熱的良導(dǎo)體,易產(chǎn)生大的溫度梯度,這是裂縫產(chǎn)生的一個(gè)主要環(huán)節(jié)。同時(shí)加強(qiáng)初凝前的抹壓,以消除初期裂縫,并加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù),提高混凝土抗拉強(qiáng)度。
8. 加強(qiáng)混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)
混凝土澆筑后,應(yīng)盡快回填土--土是混凝土最好的養(yǎng)護(hù)材料之一。目前這是混凝土保溫保濕養(yǎng)護(hù)的最有效方法,對(duì)預(yù)防裂縫是非常有益的。如采用蓄水法保溫養(yǎng)護(hù),在混凝土施工期間可通入冷卻循環(huán)水,以便加快承臺(tái)內(nèi)部熱量的散發(fā)。如采用內(nèi)散外蓄綜合養(yǎng)護(hù)措施,可有效降低混凝土的溫升值,且可大大縮短養(yǎng)護(hù)周期,對(duì)于超厚大體積混凝土施工尤其適用。
9. 加強(qiáng)技術(shù)管理
加強(qiáng)原材料的檢驗(yàn)、試驗(yàn)工作。施工中嚴(yán)格按照方案及交底的要求指導(dǎo)施工,明確分工,責(zé)任到人。加強(qiáng)計(jì)量監(jiān)測(cè)工作,定時(shí)檢查并做好詳細(xì)記錄,認(rèn)真對(duì)待澆筑過(guò)程中可能出現(xiàn)的冷縫,并采取措施加以杜絕。在變截面施工前,一定要加強(qiáng)預(yù)測(cè),并保證預(yù)測(cè)的科學(xué)性。同時(shí)在實(shí)施過(guò)程中,要切實(shí)落實(shí)施工方案。
10. 加強(qiáng)混凝土的測(cè)溫工作
為及時(shí)掌握混凝土內(nèi)部溫升與表面溫度的變化值,在承臺(tái)內(nèi)埋沒(méi)若干個(gè)測(cè)溫點(diǎn),采用L形布置,每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)埋設(shè)溫管2根01根管底埋置于承臺(tái)混凝土的中心位置,測(cè)量混凝土中心的最高溫升,另一根管底距承臺(tái)上表面100 mm,測(cè)量混凝土的表面溫度,測(cè)溫管均露出混凝土表面100 mm。用100的紅色水銀溫度計(jì)測(cè)溫,以方便讀數(shù)。第l-5d每2h測(cè)溫1次,第6d后每4h測(cè)溫1次,測(cè)至溫度穩(wěn)定為止。從已有施工經(jīng)驗(yàn)的測(cè)溫情況看,混凝土內(nèi)部溫升的高峰值一般在3.5d內(nèi)產(chǎn)生,3d內(nèi)溫度可上升到或接近最大溫升,內(nèi)外溫差值在20℃左右,控制在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi),未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。
6. 結(jié)語(yǔ)
綜上可以看到,混凝土的裂縫的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力,影響建筑物的使用功能,而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性。
因此,緊抓施工環(huán)節(jié),嚴(yán)格施工過(guò)程的管理非常重要,只有在施工過(guò)程中嚴(yán)格控制才能確保工程質(zhì)量。