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摘要:钢筋混凝土池体的裂缝主要由变形变化(温度、地基变形等)引起的,在大体积混凝土施工中由于水泥水化热,引起混凝土内部温度和温度应力剧烈变化,从而导致混凝土发生裂缝。因此,控制混凝土浇筑块体因水化热引起的升温,混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度防止混凝土出现有害的温度裂缝是施工技术的关键问题。本文从设计、材料、施工三方面阐述了钢筋混凝土池体的结构裂缝的控制措施。
关键词:钢筋混凝土池体 裂缝 控制措施
我们的工程技术人员采取温控施工技术,在大体积混凝土结构的设计中,混凝土材料的选择配合比、设计、搅拌、运输、浇筑保温养护及施工过程中混凝土浇筑内部温度和温度应力的监测等环节,采取一系列的保障技术措施以便防止钢筋混凝土池体产生结构裂缝,这是常用的方法,也是较为被动的。近几年,随着预应力技术在钢筋混凝土池体中的推广和应用,我们的工程技术人员可以积极地更好地控制钢筋混凝土池体结构裂缝的产生。下面就从几个方面阐述控制裂缝的措施:
1 设计措施
1.1 钢筋混凝土池体的混凝土强度不宜大于C35,如果设计强度过高,水泥用量过大,必然造成混凝土水化热的过高,混凝土内部温度过高,使得混凝土内外温差加大,温度应力容易超过混凝土的抗拉强度产生开裂。
1.2 在后浇带或伸缩缝两侧相对应的混凝土抗拉区域较大的部位,采用水平钢筋间距加密,从而限制收缩变形,大量实例证明,水平钢筋间距150~200mm的混凝土墙体极易产生竖向裂缝。在两个构件配筋率相同的情况下,小直径钢筋可提高钢筋混凝土构件的极限抗拉变形能力。故建议混凝土墙体水平筋间距由200mm缩短为100~125mm。
1.3 钢筋混凝土池体的基础及池壁除应满足承载力和构造要求外,还应增配成承受因水化热引起的温度应力及控制裂缝开展的预应力筋或相应的构造筋,预应力筋均匀设置,构造筋应尽可能采用小直径小间距。
1.4 基础设置于岩石地基上时,宜在混凝土垫层上设置滑动层。
1.5 避免结构突变产生应力集中,转角和孔洞处增设构造加强筋。
1.6 钢筋混凝土池体底板不能设置永久变形缝时可采用后浇法和跳仓法来控制施工中的较大温差及收缩应力。
1.7 钢筋混凝土池体施工前应由工程技术人员对施工阶段大体积混凝土的温度应力及收缩力进行验算,制定温度控制施工的技术措施。
2 材料措施
2.1 尽量减少水泥用量,以降低混凝土浇筑块体的温度升高(在设计单位同意的基础上)。
2.2 优先采用水化热低的矿渣水泥配制大体积混凝土。
2.3 采用5-25mm颗粒级配的石子控制含泥量小于1.5%,采用中粗沙控制含泥量小于1.5%。
2.4 掺合料及外加剂的使用,国内用的掺和料主要是指粉煤灰,它可以提高混凝土的和易性,大大改善混凝土的工作性能和可靠性,同时可代替水泥降低水化热;外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂;减水剂主要为减少拌和用水,节约水泥,从而降低水化热。
2.5 缓凝剂主要用在泵送混凝土上,为了延缓混凝土的凝结时间,防止混凝土浇筑面出现层间隙缝,保障混凝土的防水、抗裂和整体强度;膨胀剂是为了防止初始裂缝。
3 施工措施
3.1 混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑,不得留施工缝,并应符合下列规定。
①混凝土的摊铺厚度应根据所有振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定,当采用泵送混凝土时,混凝土的摊铺厚度不大于6.0mm,当采用非泵送混凝土时,混凝土的摊铺厚度不大于400mm。②分层连续浇筑或推移式连续浇筑,其层间的间隔时间应尽量缩短,必须在前层混凝土初凝前将次层混凝土浇筑完毕,层间最长的间隔时间不大于混凝土的初凝时间。
3.2 在条件允许情况下,尽可能采用现场搅拌,由于种种原因,商品混凝土运到现场后不能顺利泵送(混凝土坍落度小),为顺利泵送,有些操作人员向车内加水,易造成混凝土墙体裂缝,必须严禁这种操作。
3.3 钢筋混凝土池体施工采用分层浇筑混凝土时,水平施工缝的处理应符合下列规定:①清除浇筑表面的浮浆、软弱混凝土层及松动的石子,并均匀露出粗骨料。②在上层混凝土浇筑前用压力水冲洗混凝土表面的污物,充分湿润,不得有积水。③对非泵送及地流动混凝土在浇筑混凝土时,应采取接浆措施。
3.4 混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工,尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求,并应符合下列规定:①在温度高的时候浇筑大体积混凝土时,混凝土搅拌站宜对砂石骨料采取这种降温措施;②当采用泵送混凝土时,混凝土的运输宜采用混凝土搅拌运输车,车的数量应满足混凝土连续浇筑的要求,采用地泵砼时,应对运输管采取遮阳淋水等方法降温。
3.5 在混凝土浇筑过程中,应及时清除混凝土表面的泌水。
3.6 在钢筋混凝土池体施工中先进行底板混凝土施工,待底板达到一定强度后再进行池壁施工。底板在地下的砂土层中,温度变化相对较小;而池壁大部分凸现于地面之上,温差变化比底板温差变化大的多,池壁的冷缩量大于底板的冷缩量,此时在池壁中产生拉应力,在底板中产生压应力。
3.7 缩短底板与池壁混凝土浇筑的时间差,减小底板壁板的温度、湿度差异,及早注水进行满水试验,这样可使池体底板、壁板应力调整、变形、裂缝趋于稳定状态。
3.8 混凝土浇筑完毕后,应及时按温度技术措施的要求进行保温养护,并应符合下列规定:①温养护措施,应使混凝土浇筑块体里外的温度及降温速度满足温控指标的要求。②保温养护的持续时间应根据温度应力(包括混凝土的收缩产生的应力)加以控制,确定不得少于15天。保温覆盖层的拆除应分层逐步进行。③在保温养护的过程中,应保持混凝土表面的湿润。保温养护是大体积混凝土施工的关键环节,其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温度差值降低块体的约束应力,其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度,充分利用混凝土的抗拉强度,以提高混凝土块体的承受外约束应力的抗裂能力达到防止或控制温度裂缝的目的,同时,养护过程中保持良好的湿度和抗风条件,使混凝土在良好的环境下养护,技术人员需根据确定的温控指标的要求,来确定大体积混凝土浇筑后的掩护措施,应从以下几方面考虑:a塑料薄膜草袋可作为保温材料覆盖混凝土和模板,在寒冷季节可搭设挡风保温棚,覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算;b对标高位于+0.00以下的部位,应及时回填土,+0.00以上的部分应及时加以覆盖;c在拆模后应采取预防寒潮袭击,突然降温和剧烈干燥等措施。
3.9 延迟木模拆除时间,加强养护,木模可比正常拆模延迟一周。采用塑料膜覆盖或采用挂麻袋淋水养护方法。
3.10 对已出现的裂缝,可采用环氧树脂两面修补,先用高标号水泥砂浆沿裂缝压抹一遍,再用环氧树指涂刷两道。压抹、涂刷宽度为150mm。
钢筋混凝土水池裂缝出现的原因是由多种情况造成的:有设计带有的缺陷、有原材料配合比和外加剂掺量不符合要求,有施工振捣及后期养生等管理不善产生的,同时亦由于混凝土温度收缩应力和混凝土干縮变形应力影响引起的混凝土裂缝。我们只有在建设项目管理工作中不断地对比分析探讨产生裂缝的原因,总结经验,进而采取相应的对策,才能避免或减少钢筋混凝土薄壁结构裂缝的出现,才能建造出好的优质工程项目。
关键词:钢筋混凝土池体 裂缝 控制措施
我们的工程技术人员采取温控施工技术,在大体积混凝土结构的设计中,混凝土材料的选择配合比、设计、搅拌、运输、浇筑保温养护及施工过程中混凝土浇筑内部温度和温度应力的监测等环节,采取一系列的保障技术措施以便防止钢筋混凝土池体产生结构裂缝,这是常用的方法,也是较为被动的。近几年,随着预应力技术在钢筋混凝土池体中的推广和应用,我们的工程技术人员可以积极地更好地控制钢筋混凝土池体结构裂缝的产生。下面就从几个方面阐述控制裂缝的措施:
1 设计措施
1.1 钢筋混凝土池体的混凝土强度不宜大于C35,如果设计强度过高,水泥用量过大,必然造成混凝土水化热的过高,混凝土内部温度过高,使得混凝土内外温差加大,温度应力容易超过混凝土的抗拉强度产生开裂。
1.2 在后浇带或伸缩缝两侧相对应的混凝土抗拉区域较大的部位,采用水平钢筋间距加密,从而限制收缩变形,大量实例证明,水平钢筋间距150~200mm的混凝土墙体极易产生竖向裂缝。在两个构件配筋率相同的情况下,小直径钢筋可提高钢筋混凝土构件的极限抗拉变形能力。故建议混凝土墙体水平筋间距由200mm缩短为100~125mm。
1.3 钢筋混凝土池体的基础及池壁除应满足承载力和构造要求外,还应增配成承受因水化热引起的温度应力及控制裂缝开展的预应力筋或相应的构造筋,预应力筋均匀设置,构造筋应尽可能采用小直径小间距。
1.4 基础设置于岩石地基上时,宜在混凝土垫层上设置滑动层。
1.5 避免结构突变产生应力集中,转角和孔洞处增设构造加强筋。
1.6 钢筋混凝土池体底板不能设置永久变形缝时可采用后浇法和跳仓法来控制施工中的较大温差及收缩应力。
1.7 钢筋混凝土池体施工前应由工程技术人员对施工阶段大体积混凝土的温度应力及收缩力进行验算,制定温度控制施工的技术措施。
2 材料措施
2.1 尽量减少水泥用量,以降低混凝土浇筑块体的温度升高(在设计单位同意的基础上)。
2.2 优先采用水化热低的矿渣水泥配制大体积混凝土。
2.3 采用5-25mm颗粒级配的石子控制含泥量小于1.5%,采用中粗沙控制含泥量小于1.5%。
2.4 掺合料及外加剂的使用,国内用的掺和料主要是指粉煤灰,它可以提高混凝土的和易性,大大改善混凝土的工作性能和可靠性,同时可代替水泥降低水化热;外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂;减水剂主要为减少拌和用水,节约水泥,从而降低水化热。
2.5 缓凝剂主要用在泵送混凝土上,为了延缓混凝土的凝结时间,防止混凝土浇筑面出现层间隙缝,保障混凝土的防水、抗裂和整体强度;膨胀剂是为了防止初始裂缝。
3 施工措施
3.1 混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑,不得留施工缝,并应符合下列规定。
①混凝土的摊铺厚度应根据所有振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定,当采用泵送混凝土时,混凝土的摊铺厚度不大于6.0mm,当采用非泵送混凝土时,混凝土的摊铺厚度不大于400mm。②分层连续浇筑或推移式连续浇筑,其层间的间隔时间应尽量缩短,必须在前层混凝土初凝前将次层混凝土浇筑完毕,层间最长的间隔时间不大于混凝土的初凝时间。
3.2 在条件允许情况下,尽可能采用现场搅拌,由于种种原因,商品混凝土运到现场后不能顺利泵送(混凝土坍落度小),为顺利泵送,有些操作人员向车内加水,易造成混凝土墙体裂缝,必须严禁这种操作。
3.3 钢筋混凝土池体施工采用分层浇筑混凝土时,水平施工缝的处理应符合下列规定:①清除浇筑表面的浮浆、软弱混凝土层及松动的石子,并均匀露出粗骨料。②在上层混凝土浇筑前用压力水冲洗混凝土表面的污物,充分湿润,不得有积水。③对非泵送及地流动混凝土在浇筑混凝土时,应采取接浆措施。
3.4 混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工,尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求,并应符合下列规定:①在温度高的时候浇筑大体积混凝土时,混凝土搅拌站宜对砂石骨料采取这种降温措施;②当采用泵送混凝土时,混凝土的运输宜采用混凝土搅拌运输车,车的数量应满足混凝土连续浇筑的要求,采用地泵砼时,应对运输管采取遮阳淋水等方法降温。
3.5 在混凝土浇筑过程中,应及时清除混凝土表面的泌水。
3.6 在钢筋混凝土池体施工中先进行底板混凝土施工,待底板达到一定强度后再进行池壁施工。底板在地下的砂土层中,温度变化相对较小;而池壁大部分凸现于地面之上,温差变化比底板温差变化大的多,池壁的冷缩量大于底板的冷缩量,此时在池壁中产生拉应力,在底板中产生压应力。
3.7 缩短底板与池壁混凝土浇筑的时间差,减小底板壁板的温度、湿度差异,及早注水进行满水试验,这样可使池体底板、壁板应力调整、变形、裂缝趋于稳定状态。
3.8 混凝土浇筑完毕后,应及时按温度技术措施的要求进行保温养护,并应符合下列规定:①温养护措施,应使混凝土浇筑块体里外的温度及降温速度满足温控指标的要求。②保温养护的持续时间应根据温度应力(包括混凝土的收缩产生的应力)加以控制,确定不得少于15天。保温覆盖层的拆除应分层逐步进行。③在保温养护的过程中,应保持混凝土表面的湿润。保温养护是大体积混凝土施工的关键环节,其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温度差值降低块体的约束应力,其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度,充分利用混凝土的抗拉强度,以提高混凝土块体的承受外约束应力的抗裂能力达到防止或控制温度裂缝的目的,同时,养护过程中保持良好的湿度和抗风条件,使混凝土在良好的环境下养护,技术人员需根据确定的温控指标的要求,来确定大体积混凝土浇筑后的掩护措施,应从以下几方面考虑:a塑料薄膜草袋可作为保温材料覆盖混凝土和模板,在寒冷季节可搭设挡风保温棚,覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算;b对标高位于+0.00以下的部位,应及时回填土,+0.00以上的部分应及时加以覆盖;c在拆模后应采取预防寒潮袭击,突然降温和剧烈干燥等措施。
3.9 延迟木模拆除时间,加强养护,木模可比正常拆模延迟一周。采用塑料膜覆盖或采用挂麻袋淋水养护方法。
3.10 对已出现的裂缝,可采用环氧树脂两面修补,先用高标号水泥砂浆沿裂缝压抹一遍,再用环氧树指涂刷两道。压抹、涂刷宽度为150mm。
钢筋混凝土水池裂缝出现的原因是由多种情况造成的:有设计带有的缺陷、有原材料配合比和外加剂掺量不符合要求,有施工振捣及后期养生等管理不善产生的,同时亦由于混凝土温度收缩应力和混凝土干縮变形应力影响引起的混凝土裂缝。我们只有在建设项目管理工作中不断地对比分析探讨产生裂缝的原因,总结经验,进而采取相应的对策,才能避免或减少钢筋混凝土薄壁结构裂缝的出现,才能建造出好的优质工程项目。