大體積混凝土結構裂縫是施工中常見的且不易控制的問題,圍繞這一問題工程人員已經做了大量的探討及研究工作,也不斷積累了大量寶貴經驗。科學的發展,時代的進步,新型材料、新工藝及新技術的迅速發展和應用,施工中不斷地產生新的問題,人們也在不斷地進行研究和探討。
1 外加劑的選擇
施工前,做好混凝土配合比對比試驗工作,選好外加劑。施工中,要求計量準確,嚴格按配合比通知單配料,攪拌充分,特別是外加劑、水的用量應嚴格控制。在此特別強調:外加劑的選用對混凝土裂縫的控制很重要。
在當今混凝土的施工中,外加劑已成為必不可少的成分之一。在大體積的混凝土施工中,一般涉及到的外加劑主要有減水劑、緩凝劑、早強劑、防凍劑等。摻加外加劑對于大體積混凝土施工裂縫控制起到很好的作用。比如:為了防止凍裂可增加防凍劑;為了推遲混凝土的初凝時間可添加緩凝劑;為了補償混凝土的收縮性可添加膨脹劑等等。
大量事實證明,選擇合適的外加劑的確可以大大提高混凝土的抗裂性能。比如,優質的減水劑對水泥顆粒有著明顯的分散效應,并能使水的表面張力降低而引起加氣作用,從而可以有效減少拌合水量的10 %~15 %,相應減少水泥用量的10 %~15 %,使混凝土的水化熱大大減少,對混凝土的溫度控制極為有利。2003年山西路橋第二工程有限公司在京福高速路青州互通立交施工時,混凝土摻入特密斯TMS-F型(粉)復合高效防水劑。特密斯TMS-F型(粉)復合高效防水劑對新拌混凝土具有很好的保坍作用,減水率達20 %,與普通混凝土相比較,摻有特密斯TMS-F型(粉)復合高效防水劑的混凝土,28 d抗壓強度可提高30 %~65 %,且后期強度性能穩定,在保證相同強度的前提下,除內摻替代的部分水泥外,還可節省水泥用量20 %,根據有關大體積混凝土工程實例資料表明,單方水泥每減少10 kg,水化熱可降低10℃以上,因此,成為減少水泥用量,降低混凝土內部溫度的有力措施之一,特密斯TMS-F型(粉)復合高效防水劑的水化作用,使得混凝土在早期產生大量鈣礬石,混凝土產生微膨脹,從而補償了混凝土的收縮,增加混凝土的抗裂能力;此外,其還具有早期水化熱低,高耐久性、粘結力、防凍能力強等優點。當然,外加劑選用不當,則會加劇混凝土的開裂。比如,有的微膨劑,膨脹率僅為0.01 %,其收縮率竟達0.06 %~0.1 %。而收縮量大,恰恰是導致混凝土結構產生裂縫的直接原因。所以,選用外加劑時務必慎重考慮,不能盲目順從,要有選擇性地使用。
2 混凝土水化熱溫度監測
眾所周知,大體積混凝土結構容易產生溫度裂縫。混凝土結構的施工及驗收規范也明確提出應在大體積混凝土施工時實施混凝土溫度的監測,控制結構的內外溫差、控制降溫。溫度監測在大體積混凝土裂縫控制工程中所起的作用是不容置疑的,在混凝土澆搗及養護期間,先進的溫度監測技術能迅速、全面、準確地反映出大體積混凝土結構內部各處混凝土的實時溫度及發展變化趨勢,幫助工程技術人員及時制定并實施合理有效的溫度控制措施,防止結構產生溫度裂縫。
3 溫度控制的措施
溫度控制措施應當貫穿于混凝土澆搗前、中、后三個階段。澆搗前,優化混凝土配合比,在保證強度的基礎上,盡可能降低水泥用量,從而降低混凝土水化熱溫度升值,一般來說,每方混凝土每減少10 kg水泥用量,混凝土的水化熱溫升降低1℃左右,因此,在保證混凝土強度的前提下,盡可能降低水泥用量是有效可靠的溫度措施。比如,選擇低熱水泥,摻加粉煤灰和減水劑等手段,盡量減少水泥用量,從而減少總的水化熱。澆搗中,通過骨料預冷,運輸防曬,混凝土采用薄層澆筑。澆搗后,加強養護,降低混凝土內表溫差,并且控制混凝土降溫速率。
4 混凝土的養護
大體積混凝土的養護一般包含兩層含義:保溫和保濕。保溫是為了提高表層混凝土溫度,減小混凝土內表溫差,盡量使整個結構的溫度場趨于均勻,同時減小混凝土的降溫速率。保濕則是盡可能使混凝土處于濕潤狀態,讓水泥充分水化,這可以增強混凝土的抗裂能力。
保濕的措施很多,如在混凝土表面覆蓋草袋(或麻袋、巖棉、塑料薄膜等保溫材料),在混凝土上方搭蓋保溫棚,以及表面蓄水等等。保濕措施則是噴刷養護液形成保濕膜和直接灑水養護等。養護工作應保持連續性,實行24 h工作制,不允許出現“8 h上班期間有人養護,8 h以外無人料理”的情況。事實上,混凝土在中午和夜晚的時間恰恰更需要加強養護。
5 溫差
在大體積混凝土溫度控制中,內表溫差指的是同一時間在空間上存在的溫差,根據GB 50204-92混凝土結構工程施工及驗收規范規定,溫差一般控制在25℃以內。
根據裂縫的形成機理,混凝土總降溫差越大,混凝土就越容易開裂。因此,盡量減少水泥用量和降低混凝土澆筑溫度,從而使混凝土內部溫度降低,減小總降溫差,這是大體積混凝土溫度控制的重要內容。
參考文獻:
[1]陳德威.大體積混凝土水化熱溫度的預測及監測[M].杭州:浙江大學出版社,1996.20-51.
[2]GB 50204-92,混凝土結構工程施工及驗收規范[S].
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