【正文】
在混凝土結(jié)構(gòu)設計時應當采取合理措施,避免結(jié)構(gòu)形式和受力荷載所造成的混凝土開裂:施工時應當保證每個施工工序、施工措施都嚴格按照施工技術(shù)方案進行,并做好預警方案,一旦施工過程中出現(xiàn)問題即可立即實施備案,防止問題繼續(xù)發(fā)展。保溫法一種是在混凝土表面采用保溫材料覆蓋,這種方法適用于我國南方氣溫在15℃以上的季節(jié),寒冷地區(qū)不太適用;另一種是表面蓄水保溫,表面蓄水保溫可以控制表面龜裂,保證工程質(zhì)量。(3)采取合適的溫控方案;溫控方案包括兩種:保溫法和降溫法。運輸時應當迅速,運輸方式、運輸路徑應當便捷,保證運輸車輛的運行,防止堵塞和交通擁擠,盡量減少周轉(zhuǎn)次數(shù)和輸送時間,避免離析(一旦發(fā)生,應進行二次攪拌)現(xiàn)象。另外,需要注意:攪拌站或商品混凝土供應站應當建在實際工程附近。在進行配合比設計時,一定要經(jīng)過多次試驗,經(jīng)過試驗合格后,方可用于施工;經(jīng)檢驗配合比不合格或強度不夠的混凝土,嚴禁用于工程施工。)。摻加適當?shù)奶砑觿┤纾簻p水劑(在同等強度條件下,減水劑可以降低水灰比,在保證水泥用量不變時,節(jié)約用水;在保證用水量不變時,節(jié)省水泥。配合比設計時,可以在保證混凝土結(jié)構(gòu)強度的條件下,降低水泥的使用量,選用較低水化熱的水泥(如粉煤灰硅酸鹽水泥),或者在混凝土中添加適當?shù)姆勖夯?、礦粉等,減少水化熱的產(chǎn)生量??刂拼篌w積混凝土開裂的另一類措施是:施工措施,這是控制大體積混凝土裂縫的關鍵。下面重點分析在設計和施工中,控制大體積混凝土開裂的措施。例如:開裂原因與結(jié)構(gòu)設計和受力荷載有關時,應當結(jié)合概念設計、平面布置、受力加固等原則和方法考慮控制混凝土開裂的措施。在實際工程中,應結(jié)合工程特點靈活運用“抗”、“放”、“抗放”結(jié)合的原則控制裂縫的開裂。王鐵夢教授從1955年起就開始研究分析多種結(jié)構(gòu)裂縫,并在此基礎上,提出了“抗”、“放”的原則。例如:若大壩開裂則會使水滲漏,若探傷室開裂則會使射線泄露,嚴重影響到結(jié)構(gòu)的使用功能。表面裂縫的危害性一般較小,除特種結(jié)構(gòu)(如:有防輻射要求的探傷室、有防水要求的堤壩等)外,表面裂縫可以通過抹灰等方式處理。在這三種裂縫中,貫穿裂縫的危害最大,它貫穿了結(jié)構(gòu)面,破壞了結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性,大大降低結(jié)構(gòu)的安全使用性能。外部約束應力形成裂縫的情況如圖2所示。此外,不同的約束體會導致不同的貫穿裂縫,且其發(fā)生部位和裂縫的多少也會不一樣。如約束體為樁基、巖體、以及老混凝土結(jié)構(gòu)面時,約束力會更大,產(chǎn)生的溫度應力也會更大。貫穿裂縫會嚴重影響結(jié)構(gòu)的性能,它會破壞結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性、防水性,給結(jié)構(gòu)帶來重大的損傷,直接影響到工程結(jié)構(gòu)安全。這種溫度應力一般是拉應力,當該溫度應力超過混凝土的抗拉強度時,就會從約束面開始向上出現(xiàn)開裂,從而形成溫度裂縫。大體積混凝土澆筑后數(shù)日(一般不少于5 d),水泥水化熱基本上釋放完畢,由于環(huán)境溫度較低,這時大體積混凝土就會從最高溫度開始逐漸降溫,降溫的結(jié)果會引起混凝土的收縮,同時混凝土中多余水分也隨之蒸發(fā),這樣就會引起混凝土體積出現(xiàn)不同程度的收縮。表面裂縫的形狀見圖1所示。當表面拉應力超過混凝土的抗拉強度時,就會在大體積混凝土的外表面產(chǎn)生裂縫,這種裂縫比較分散、裂縫寬度小、深度也很小,俗稱“表面裂縫”。大體積混凝土在水泥水化時,會形成外低內(nèi)高的溫差,這種溫差會使大體積混凝土內(nèi)部溫度分布不均勻,會引起質(zhì)點發(fā)生的變形不一致,從而產(chǎn)生內(nèi)約束。 約束超大體積混凝土受到的約束一般分為內(nèi)約束和外約束兩種。溫差越大,產(chǎn)生的溫度應力越大,混凝土越容易開裂。由于外部約束和內(nèi)部約束的存在,使混凝土不能自由變形,于是就會在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生溫度應力,這種由于溫度變化產(chǎn)生的變形受到約束而產(chǎn)生的應力稱為溫度應力。參考以上列出的解釋,筆者認為大體積混凝土這個術(shù)語中的“大”在某種意義上屬于約定俗成的說法;因為《JGJ552000 普通混凝土配合比設計規(guī)程》和美國混凝土協(xié)會(ACI 116R—00)的解釋中提到的因水泥水化熱和體積變化引起混凝土裂縫,并沒有對體積做出定量要求,而包含了體積不大但因預計水泥水化熱和收縮會引起混凝土裂縫時需要采取預防措施來控制裂縫的混凝土結(jié)構(gòu)。美國混凝土協(xié)會(ACI 116R—00)的解釋是:“任意體量的混凝土,當其尺寸大到必須采取預防措施控制由于水泥水化熱和體積變化以最大限度減少裂縫時,均可稱為大體積混凝土”(concrete, massany volume of concrete with dimensions large enough to require that measures be taken to cope with generation of heat from hydration of the cement and attendant volume change , to minimize cracking)。在研究初期主要是定量判別法,根據(jù)混凝土的厚度和溫差來區(qū)別,℃作為區(qū)分的界限。大體積混凝土溫度裂縫的控制從設計、材料、施工等多方面入手,采用綜合治理措施更為有效。很多研究學者對如何避免大體積混凝土開裂進行了研究,大部分學者提出采用埋設冷卻水管的溫控措施,或者使用微膨脹混凝土?;炷恋臏囟攘芽p問題是一個相當普遍的質(zhì)量問題,不僅影響建筑物的外觀,更會危及建筑的正常使用及結(jié)構(gòu)的耐久性。隨著人類科技的不斷進步,建筑技術(shù)的不斷發(fā)展,各種新型結(jié)構(gòu)相繼涌現(xiàn),使得大體積混凝土結(jié)構(gòu)應用越來越廣泛。根據(jù)裂縫產(chǎn)生的機理,結(jié)合工程實踐從設計和施工角度總結(jié)出大體積混凝土溫度裂縫的控制措施。材料配置、施工組織方面,要科學組織、合理安排,嚴格按照施工規(guī)范,操作規(guī)程操作,不斷改進操作工藝,加強養(yǎng)護,以預防和減少裂縫的產(chǎn)生,將工程裂縫損害控制在最小程度。四、小結(jié)大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫預防和控制是一項系統(tǒng)工程,須從材料、設計、施工和維護四個方面綜合解決。一般在澆注完畢后12~18h內(nèi)立即開始養(yǎng)護,具體要求是:普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土不得少于14天;礦渣水泥,火山灰質(zhì)水泥、大壩水泥、礦渣大壩水泥拌制的混凝土不得少于21天。另外,當日平均氣溫在2~3d內(nèi)連續(xù)下降不小于6~8℃時,28d齡期內(nèi)混凝土表面必須進行表面保護?;炷翝沧⒑螅绻藭r受到冷空氣的襲擊,或者過份通風散熱,使表面溫度降溫過大將很容易產(chǎn)生裂縫,所以在混凝土在拆模后,特別是低溫季節(jié),需立即采取表面保護。(3)混凝土拆模時間控制混凝土在實際溫度養(yǎng)護的條件下,強度達到設計強度的75%以上,混凝土中心與表面最低溫度差控制在25℃以內(nèi),預計拆模后混凝土表面溫降不超過9℃以上允許拆模。避免縱向施工縫、提高結(jié)構(gòu)整體性和抗剪性能。間距均勻,以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜,澆注完畢后,表面要壓實、抹平,以防止表面裂縫。振搗棒的操作,要做到“快插慢拔”,在振搗過程中,宜將振動棒上下略有抽動,以使一下振動均勻。在運送過程中,要防止混凝土離析、灰漿流失、坍落度變化等現(xiàn)象,如發(fā)生離析現(xiàn)象,必須進行人工二次拌合后方可入模。(2)要盡量降低混凝土拌合物出機口溫度,拌合物可采取以下兩種降溫措施:一是送冷風對拌和物進行冷卻,二是加冰拌合。但需注意的是:外加劑不能摻量過大,否則會產(chǎn)生負面影響。(3)引氣劑對混凝土開裂的影響引氣劑的應用對改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。加入外加劑后能減小混凝土收縮開裂,外加劑對混凝土收縮開裂性能有以下影響:(1)減水劑對混凝土開裂的影響減水劑主要用來改善混凝土的和易性,降低水灰比,提高混凝土強度或在保持混凝土一定強度時減少水泥用量,有利于防止開裂。(1)粗骨料由于粗骨料級配越好,孔隙率越小,總表面積越小,每立方米的用水泥砂漿量和水泥用量也越小,水化熱就隨之降低,有利于防止裂縫的產(chǎn)生。為了減少水泥用量,降低水化熱并提高和易性,可以摻部分粉煤灰,摻入粉煤灰主要有以下作用:①由于粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物,其中二氧化硅含量40%~60%,三氧化二鋁含量17%~35%,這些硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產(chǎn)物進行二次反應,是其活性的來源,可以取代部分水泥,從而減少水泥用量,降低混凝土的熱脹;②由于粉煤灰顆粒較細,能夠參加二次反應的界面相應增加,在混凝土中分散更加均勻;③同時,粉煤灰的火山灰反應進一步改善了混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu),使混凝土中總的孔隙率降低,使硬化后的混凝土更加致密,相應收縮值也減少。由于溫差主要是由水化熱產(chǎn)生的,所以為了減小溫差要盡量采用早期水化熱低的水泥,在滿足強度和耐久性等要求的前提下,宜選用低熱或中熱的礦渣水泥、火山灰水泥(發(fā)熱量270~290kJ/kg)、嚴禁使用安定性不合格的水泥。因為這時混凝土的泌水明顯減少,表面蒸發(fā)的水分又不能得到及時補充,此時混凝土尚處于塑性狀態(tài),僅僅受到一點拉力,混凝土的表面就會出現(xiàn)不均勻的裂縫,出現(xiàn)裂縫以后,將進一步加大混凝土體內(nèi)的水分蒸發(fā),于是裂縫進一步擴展。這里主要介紹塑性收縮。在這三種溫差中,較為主要是由水化熱引起的內(nèi)外溫差。 溫度應力引起裂縫(溫度裂縫)目前溫度裂縫產(chǎn)生主要原因是由溫差造成的。本文主要探討材料型裂縫。三、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因及防裂措施概述 大體積混凝土裂縫形成的原因產(chǎn)生裂縫的原因可分為兩類:一是結(jié)構(gòu)型裂縫,是由外荷載引起的,包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計算中的主要應力以及其他的結(jié)構(gòu)次應力 4造成的受力裂縫。由此就引出了大體積混凝土開裂的問題,如果裂縫一旦形成,特別是基礎貫穿裂縫出現(xiàn)在重要結(jié)構(gòu)部位,將會降低結(jié)構(gòu)的耐久性,削弱構(gòu)件的承載力,同時可能危害到建筑物的安全使用。C的混凝土,稱為大體積混凝土”。對于大體積混凝土,目前國內(nèi)尚無一個確切的定義。重點對大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生與防治作出闡述。材料配臵、施工組織方面,要科學組織、合理安排,嚴格按照施工規(guī)范,操作規(guī)程操作,不斷改進操作工藝,加強養(yǎng)護,以預防和減少裂縫的產(chǎn)生,將工程裂縫損害控制在最小程度。四、小結(jié)大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫預防和控制是一項系統(tǒng)工程,須從材