望海重力式码头方块混凝土裂缝原因分析及防裂措施

分类：建筑工程论文发表 时间：2012-10-23 10:54 关注：(1)

　　摘 要：大体积混凝土施工中的主要难点就是大体积混凝土浇筑时产生裂缝的问题，混凝土开裂后，首先会影响构件的美观，其次对混凝土的耐久性也影响很大，另外混凝土开裂后往往需要对裂缝进行二次处理，费工费料，基于上述原因工程上一直对大体积混凝土出现裂缝的问题比较重视。本文结合工程的实际情况分析了大体积混凝土裂缝可能产生的原因，并从各方面提出了预防裂缝产生的综合措施最后确定完善的施工方案。

　　关键词：大体积混凝土;裂缝控制;防治措施;施工方案确定

　　Abstract: Mass concrete in the construction of the main difficulties in the mass concrete casting is when the problem of cracks, concrete cracking, first will affect the components to beautiful, next to the durability of concrete also impact, another concrete cracking often need to crack after two times, processing, waste of materials, based on the above reason for big projects have been concrete cracking problems are more attention. Combined with the actual engineering situation This paper analyze of mass concrete crack the possible causes, and put forward comprehensive measures with final perfect construction scheme to prevent cracks .

　　Key Words: mass concrete; crack control; prevention and control measures; construction plan

　　中图分类号： TU528 文献标识码：A 文章编号：

　　1.码头工程概况

　　望海珍珠湾综合开发建设项目码头工程是重力式方块结构，其结构有一层方块、两层方块、两层方块加一层卸荷板三种类型，码头工程分为游艇码头工程、交通码头工程、深水码头工程3个单位工程。码头结构为重力式方块结构，分为游艇码头、加油码头、交通码头、深水码头及码头过渡段，共5段。

　　游艇码头属于顺岸码头，码头顶面高程为+3m，码头基床标高为-3m，下部结构为一层方块;交通码头属于凸堤码头，码头顶面高程为+3m，，码头基床标高分为-6m和-8.5m两种，-6m深一侧下部结构为二层方块，-8m深一侧下部结构为二层方块加卸荷板;深水码头及码头过渡段属于顺岸码头，码头顶面高程为+3m，码头基床标高为-8.5m，下部结构为二层方块加卸荷板。

　　方块总量为699块，其中游艇码头299块，交通码头168块，深水码头及过渡段232块。方块类型82种，其中A型块24种，B型块20种，C型块9种，D型块6种，E型块1种，F型块11种，G型块9种，H型块2种。本论文中计算时使用的数据的是具有代表性的A5型方块，其外形尺寸为：5410×4800×3500mm，混凝土方量为87.49平方米。

　　方块预制的节点工期为2010年7月5日--2010年11月10日，2011年4月1日--2011年8月15日。有效作业天数120天，日施工强度5.82块/天。方块预制会经过炎热的夏天，无冬季施工。

　　2.大体积混凝土裂缝产生的原因分析

　　2.1水泥水化热引起的温度应力和温度变形

　　水泥在水化过程中产生了大量的热量，因而使混凝土内部的温度升高，当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成正比，温差越大温度应力越大，当温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生裂缝。

　　2.2内外约束条件的影响

　　混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀受到约束而形成压应力。当温度下降时，则产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土将会产生垂直裂缝。另外混凝土内部由于水泥水化热而形成中心温度高，热膨胀大，因而在中心区产生压应力，在表面产生拉应力。

　　2.3 外界气温变化的影响

　　大体积混凝土在施工阶段，常受到外界气温的影响。混凝土内部温度是由水泥水化热引起的绝热温度、浇注温度和散热温度三者叠加。当气温变化，会改变混凝土表面温度和内部温度的梯度，产生温差和温度应力，使大体积混凝土产生裂缝。

　　2.4 混凝土的收缩变形

　　混凝土中80%的水分要蒸发，约20%的水分是水泥硬化所必须的。而最初失去的30%的自由水分几乎不引起收缩，随着混凝土的陆续干燥而使20%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩，而表面干燥收缩快，中心干燥收缩慢。由于表面的干燥收缩受到中心部位混凝土的约束，因而在表面产生拉应力而出现裂缝。

　　3.针对裂缝产生的原因应采取的措施

　　3.1混凝土的拌制

　　3.1.1用改善集料级配、降低水灰比、掺加混合料、掺加外加剂等方法减少水泥的用量。

　　3.1.2充分利用混凝土的中后期的强度，尽可能的降低水泥的用量。

　　3.1.3采用水化热低的大坝水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥或低强水泥。

　　3.1.4严格控制集料的级配及含泥量。如果含泥量过大的话，不仅会增加混凝土的收缩，而且会引起混凝土抗拉强度的降低，对混凝土抗裂不利。

　　3.1.5混凝土集料要遮盖，避免日光暴晒，并用冷却水搅拌混凝土，降低入模温度。

　　3.1.6选用合适的减水、缓凝等外加剂，以改善混凝土的性能。

　　3.1.7控制好混凝土的塌落度，不易过大，一般在120±20mm即可。

　　3.2混凝土的运输

　　3.2.1混凝土用罐车运输，外界气温太高应适当覆盖遮阴，外界气温太低应包裹保温。

　　3.3混凝土的浇筑

　　3.3.1采取分层浇注混凝土，利用浇注面散热，大大减少施工中出现裂缝的可能性。

　　3.3.2减少浇筑层厚度，加快混凝土的散热速度。

　　3.3.3混凝土浇筑安排在一天中气温较低时进行。

　　3.4混凝土的养护

　　3.4.1混凝土的中心温度与表面温度之间、表面温度与大气温度之间的差值均应小于25℃。

　　3.4.2混凝土拆模时混凝土的温差不超过25℃故应选择一天中温度较高的时间拆模，根据外界气温注意拆完模后的覆盖保温。

　　3.4.3采用内部降温法来降低混凝土内外温差。在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇注完成后就开始。

　　3.4.4在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料，在缓慢的散热过程中，使混凝土获得必要的强度，应控制混凝土内外温差不超过25℃。

　　3.4.5采用洒水湿养护能使混凝土尽可能接近于饱和状态防止混凝土表面脱水产生干缩裂缝。

　　3.4.6混凝土表面布设抗裂钢筋网片，防止混凝土收缩时产生干裂。

　　4.望海码头工程方块预制采取的防裂措施研究

　　4.1防裂措施研究

　　为了保证望海码头工程预制方块的质量，参考大体积混凝土预防裂缝产生的措施，工程中采用了以下的方法：

　　4.1.1混凝土的拌制：

　　为减少混凝土中水泥的用量，对混凝土的配合比进行了精心的再设计，在保证混凝土具有良好性的情况下，掺入了水泥质量25%的粉煤灰，从而减少水泥和水的用量;混凝土拌制前对进场的水泥进行充分冷却，用冷水冲洗石子，从而降低水泥、石子的拌制温度。

　　4.1.2混凝土的浇注：

　　方块的预制一般选择在傍晚和夜晚浇注，这样既能保证混凝土浇注时的温度较低，又能保证拆模时的温度较高，从而降低了有害裂缝出现的可能性;采用25cm一层分层浇注，充分利用浇筑面散热;在浇筑是掺入15%的块石，减少混凝土的用量，从而降低水化热的总量，另外所掺的块石用冷水冷却，也能综合部分水化热温度。

　　4.1.3混凝土的养护：

　　为降低混凝土内部的温度，在混凝土拆模后，采用在马腿中灌水，在方块表面覆盖两层土工布和一层塑料布的养护方法养护，并对方块进行温度监控，适当的降低马腿中水的温度，保证混凝土的中心温度与表面温度之间相差小于25℃。

　　4.2采取措施后效果对比

　　方块拆模后，每天四次对方块表面温度和内部温度进行温度监控，并对改进措施前后方块温度进行对比分析5.结论建议

 

　　望海码头方块预制方案的改进虽然取得了明显的效果，但仍然有改进的空间，例如针对预制方块是素混凝土的问题，我们可以考虑在方块易裂区添加竹竿充当钢筋(直径小于25mm)，这样既可以减少混凝土的用量，也可以有效地改善混凝土的内外约束，进而减小裂缝出现的可能性;再例如我们可以在混凝土中添加植物纤维(蛇皮袋、玉米棒子)这样既能增加混凝土的强度，又能减少水泥的用量。

　　大体积混凝土的裂缝是不可避免的，我们能做的就是努力控制有害裂缝的出现，避免由于混凝土裂缝给工程和建筑物带来的不必要的损失。

　　参 考 文 献

　　[1]全国一级建造师执业资格考试用书(第二版)-市政公用工程管理与实务;中国建筑工业出版社;2007年3月。

　　[2]建筑施工手册第四版;中国建筑工业出版社;2003年9月。