大体积混凝土裂缝控制

分类：建筑工程论文发表 时间：2012-04-17 10:27 关注：(1)

摘要：选煤厂储煤筒仓基础大体积混凝土裂缝控制是筒仓施工的一个质量控制点，也是一个难题。本文通过神华准能哈尔乌素露天矿选煤厂扩能改造毛煤仓工程基础混凝土浇筑实践的分析，从原材料及混凝土配合比设计、施工工艺及养护测温措施等多方面对其进行探讨，同时提出一些经过实践检验，行之有效的裂缝控制措施。

　　 关键词： 大体积混凝土、裂缝、控制

　　

　　 中图分类号：TV544+.91文献标识码：A文章编号：

　　Abstract: Choose coal factory to keep a coal tube Cang foundation the big physical volume concrete crack control is a tube Cang a quality control point of the construction, is also a hard nut to crack. This text passes absolute being China quasi- can admire black vegetable strip mine of Er to choose coal factory to expand the analysis that can reform the hair coal Cang engineering foundation concrete to sprinkle to build fulfillment, from original material and concrete match with ratio design, construction craft and protect to measure etc. various as to it's carry on a study, put forward some examination of hazing been practiced at the same time, the effective crack controls measure.

　　 Key Word: big physical volume concrete, crack, control

　　  现代建筑中时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、选煤厂筒仓基础、储煤槽仓漏斗等。它主要的特点就是结构厚实，混凝土量大，一般实体最小尺寸大于或等于1m。工程条件复杂（一般都是地下现浇钢筋混凝土结构），施工技术要求高，水泥水化热较大（预计超过25度），由于它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快易使结构物产生温度变形。大体混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大，约束作用所产生的温度应力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，则易产生裂缝。

　　 一、裂缝分类及产生原因

　　 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三种。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≤0.3mm；处于露天或室内高湿度环境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0.1～0.2mm时，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0.2～0.3mm，则渗漏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，但受拉力却很小，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。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。

　　产生裂缝的主要原因有以下几方面：

　　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天。

　　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60～65℃，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。

　　3、混凝土的收缩

　　混凝土中约20℅的水份是水泥硬化所必须的，而约80℅的水份要蒸发。多余水份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（特别是养护条件）等。

　　二、工程实例

　　 本文以神华准格尔能源有限责任公司哈尔乌素露天煤矿选煤厂扩能毛煤仓工程为例，综合阐述大体积混凝土综合控温防裂措施。毛煤仓为2个内径25m的圆形筒仓，基础采用钢筋砼筏板基础，底板直径30m，厚度1.5m，为大体积混凝土，浇筑期间气温18℃～30℃。为确保混凝土施工质量，严格控制超规范裂缝出现，浇筑前制定了通过以下几方面来对大体积混凝土裂缝进行了综合控制，并取得了较为理想的效果。

　　 2.1原材料及混凝土配合比设计

　　 哈尔乌素露天煤矿选煤厂扩能毛煤仓工程C40配合比如下:

　　 材料名称

　　用量(公斤) 水 水泥 砂 石子 粉煤灰 泵送剂

　　1立方米混凝土用料量 192 408 760 968 72 12

　　混凝土配合比（重量比） 0.47 1.00 1.86 2.37 0.18 0.029

　　选用原材料应注意以下几点：

　　2.1.1粗骨料宜采用连续级配5~31.5mm，细骨料宜采用中粗砂。

　　 2.1.2外加剂宜采用缓凝剂、减水剂；由于混凝土的浇筑方式为泵送，为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。

　　 2.1.3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。


                   
      
  
                    　　2.1.4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。

　　 但是，水化热低的矿渣水泥的析水性比其它水泥大，在浇筑层表面有大量水析出。这种泌水现象，不仅影响施工速度，同时影响施工质量。因析出的水聚集在上下两浇筑层表面间，使混凝土水灰比改变，而在掏水时又带走了一些砂浆，这样便形成了一层含水量多的夹层，破坏了混凝土的粘结力和整体性。混凝土泌水性的大小与用水量有关，用水量多，泌水性大；且与温度高低有关，水完全析出的时间随温度的提高而缩短；此外，还与水泥的成分和细度有关。所以，在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种，并应在混凝土中掺入减水剂，以降低用水量。在施工中，应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处，用振捣器振实后，再继续浇筑上一层混凝土。本工程选用硅酸盐水泥。

　　 大体积砼配合比设计时，一是要尽量减少水泥水化热，推迟放热高峰出现的时间，如采用60d龄期的砼强度作为设计强度（此点必须征得设计单位的同意），以降低水泥用量；掺粉煤灰可替代部分水泥，既可降低水泥用量，且由于粉煤灰的水化反应较慢，可推迟放热高峰的出现时间；掺外加剂也可达到减少水泥、水的用量，推迟放热高峰的出现时间；

　　 2.2施工过程控制

　　 大体积混凝土的浇筑应合理分段分层进行，使混凝土沿高度均匀上升；

　　 浇筑应在室外气温较低时进行，混凝土浇筑温度不宜超过28℃；

　　 注意施工缝的合理连接；

　　 在炎热季节施工时，采取降低原材料温度、减少混凝土运输时吸收外界热量等降温措施；

　　 混凝土内部预埋管道，进行水冷散热；

　　 2.3养护及测温

　　 大体积砼的温度变化先是一个升温过程，升到最高点后就慢慢降温，升温的速度要比降温的速度大。 一般大体积砼浇筑后3～5d出现最高点。

　　 大体积砼养护时的温度控制一般有两种方法：

　　 一种是降温法，即在砼浇筑成型后，通过循环冷却水降温，从结构物的内部进行温度控制；

　　 另一种是保温法，即砼浇筑成型后，通过保温材料、碘钨灯或定时喷浇热水、蓄存热水等办法，提高砼表面及四周散热面的温度，从结构物的外部进行温度控制。保温法基本原理是利用砼的初始温度加上水泥水化热的温升，在缓慢的散热过程中（通过人为控制），使砼获得必要的强度。

　　 大体积砼养护主要是保持适宜的温度和湿度条件。

　　 保温养护作用：

　　 1、减少砼表面的热扩散，减小砼表面的温度梯度，防止产生表面裂缝。

　　 2、延长散热时间，充分发挥砼的潜力和材料的松弛特性。使砼的平均总温差所产生的拉应力小于砼抗拉强度，防止产生贯穿裂缝。

　　 保湿养护的作用：

　　 1、刚浇筑不久的砼，尚处于凝固硬化阶段，水化的速度较快，适宜的潮湿条件可防止砼表面脱水而产生干缩裂缝。

　　 2、砼在潮湿条件下，可使水泥的水化作用顺利进行，提高砼的极限拉伸强度。

　　 砼测温点的布置、测温时间频率、测温工具的选用

　　 为了掌握大体积砼的温升和降温的变化规律，以及各种材料在各种条件下的温度影响，需要对砼进行温度监测控制。

　　 （1）测温点的布置——必须具有代表性和可比性。沿浇筑的高度，应布置在底部、中部和表面，垂直测点间距一般为500～800㎜；平面则应布置在边缘与中间，平面测点间距一般为2.5～5m。当使用热电偶温度计时，其插入深度可按实际需要和具体情况而定，一般应不小于热电偶外径的6～10倍，测温点的布置，距边角和表面应大于50㎜。

　　 采用预留测温孔洞方法测温时，一个测温孔只能反映一个点的数据。不应采取通过沿孔洞高度变动温度计的方法来测竖孔中不同高度位置的温度。

　　 （2）测温制度——在砼温度上升阶段每2～4h测一次，温度下降阶段每8h测一次，同时应测大气温度。

　　 所有测温孔均应编号，进行砼内部不同深度和表面温度的测量。

　　 测温工作应由经过培训、责任心强的专人进行。测温记录，应交技术负责人阅签，并作为对砼施工和质量的控制依据。

　　 （3）测温工具的选用——为了及时控制砼内外两个温差，以及校验计算值与实测值的差别，随时掌握砼温度动态，宜采用热电偶或半导体液晶显示温度计。采用热偶测温时，还应配合普通温度计，以便进行校验。

　　 在测温过程中，当发现温度差超过25℃时，应及时加强保温或延缓拆除保温材料，以防止砼产生温差应力和裂缝。

　　三、结束语

　　 选煤厂大直径筒仓基础大体积混凝土不同于普通部位混凝土，其施工质量直接影响筒仓整体结构工程质量，故裂缝的控制是质量控制的重中之重，只有不断的通过数据的实测积累统计，才能不断的改进施工工艺，进而减少混凝土有害裂缝的产生，进而保证工程的内在质量。

　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。