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建筑工程大体积混凝土施工裂缝预防与控制措施
关键词:建筑工程;大体积混凝土;裂缝预防;裂缝控制
摘 要:本文聚焦建筑工程大体积混凝土施工裂缝问题。旨在剖析裂缝成因,探索预防与控制措施。研究通过对水泥水化热、收缩变形等成因分析,从材料选择、配合比设计、施工管理等方面提出预防措施,如优化水泥、骨料选择,掺外加剂等;还从温度监测、养护、结构设计等角度阐述控制措施,为减少裂缝提供全面技术参考。
建筑工程中大体积混凝土广泛应用,但其裂缝问题频发,影响结构安全与耐久性。裂缝成因复杂,涉及水泥水化热、收缩变形等多种因素。深入研究裂缝预防与控制措施,对提升工程质量、延长建筑使用寿命意义重大,是当前建筑领域亟待解决的关键问题,促使众多学者与工程人员不断探索有效应对之策。
1.建筑工程大体积混凝土裂缝产生原因分析
1.1水泥水化热影响
大体积混凝土由于其截面尺寸较大,水泥用量相对较多,在混凝土浇筑后的硬化过程中,水泥水化会释放出大量的热量。例如,在某一大型桥梁基础的大体积混凝土浇筑中,由于水泥水化热集中释放,内部温度迅速升高,而混凝土表面散热较快,形成较大的内外温差。这种温差导致混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土的抗拉强度时,就会在混凝土表面出现裂缝。而且,随着混凝土龄期的增长,水泥水化热还会持续释放,进一步加剧了裂缝的发展。
1.2收缩变形
混凝土在硬化过程中会出现多种收缩,如塑性收缩、干燥收缩、自身收缩等。以某高层建筑地下室底板大体积混凝土为例,在混凝土浇筑后的初期,由于水分蒸发和水泥水化反应的进行,混凝土表面水分流失过快,而内部水分尚未充分补充,导致表面出现塑性收缩裂缝。此外,随着混凝土的逐渐硬化,内部自由水分不断减少,毛细孔中的水分蒸发,引起干燥收缩。同时,水泥水化过程中,水化产物的体积小于反应前物质的总体积,从而导致混凝土产生自身收缩。这些收缩变形受到地基、模板等边界条件的约束,在混凝土内部产生拉应力,从而促使裂缝的产生[1]。
2.建筑工程大体积混凝土施工裂缝预防措施
2.1优化混凝土材料选择
2.1.1水泥品种与用量
优先选用低热矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等水化热较低的水泥品种。在某商业中心地下室大体积混凝土施工中,通过采用低热水泥,并经过试验确定合理的水泥用量,有效降低了水泥水化热。同时,在满足混凝土强度和耐久性要求的前提下,尽量减少水泥用量,可通过掺加粉煤灰、矿粉等矿物掺合料来替代部分水泥。例如,在该工程中掺加了适量的粉煤灰,不仅减少了水泥用量,降低了水化热,还改善了混凝土的和易性。
2.1.2 骨料选择
粗骨料应选用粒径较大、级配良好的石子,这样可以减少用水量和水泥用量,同时提高混凝土的抗裂性能。例如在某大桥桥墩大体积混凝土施工中,选用了粒径为5 -3 5 m m 的连续级配碎石,其空隙率较小,能够有效降低混凝土的收缩。细骨料宜采用中砂,且含泥量应严格控制。因为泥的存在会降低混凝土的强度和耐久性,增加收缩量。在某住宅小区地下室施工中,对细骨料进行了严格的筛选和清洗,确保含泥量不超过规范要求,从而减少了因骨料问题导致的裂缝风险。
2.2合理设计混凝土配合比
2.2.1掺加外加剂
掺加高性能减水剂可以在保证混凝土坍落度的情况下,大幅减少用水量,从而降低水泥用量和水化热。例如在某大型水利枢纽工程的大体积混凝土施工中,使用了高效减水剂,使混凝土的用水量降低了约 1 5 % ,有效控制了裂缝的产生。同时,可掺加膨胀剂来补偿混凝土的收缩。在某地铁车站主体结构大体积混凝土中,通过掺加适量的膨胀剂,使混凝土在硬化过程中产生适度的膨胀,抵消了部分收缩应力,提高了混凝土的抗裂能力。
2.2.2确定合适坍落度
根据混凝土的浇筑方式、振捣设备和施工环境等因素,确定合适的坍落度。例如在采用泵送混凝土浇筑时,坍落度一般控制在 1 6-2 0 c m 之间。在某高层建筑核心筒大体积混凝土施工中,通过精确控制坍落度,保证了混凝土的顺利浇筑和振捣密实,避免了因坍落度过大或过小导致的离析、泌水和裂缝等问题。
2.3加强施工过程管理
2.3.1 分层浇筑
对于大体积混凝土,应采用分层浇筑的方法,每层厚度宜控制在 3 0-5 0 c m 左右。在某工业厂房基础大体积混凝土施工中,通过分层浇筑,使每层混凝土的水化热能够及时散发,降低了内外温差。同时,分层浇筑还有利于振捣密实,避免出现漏振、欠振等现象,提高混凝土的密实度和抗裂性能。
2.3.2 振捣密实
合理选择振捣设备和振捣时间,确保混凝土振捣密实。例如在大面积混凝土浇筑时,可采用平板振动器和插入式振动器相结合的方式。在某机场跑道基础大体积混凝土施工中,插入式振动器的振捣间距控制在40-
,振捣时间约为15-30s,以保证混凝土密实。避免过振和漏振,过振会导致混凝土离析,漏振则会使混凝土不密实,都容易引发裂缝。
2.3.3控制浇筑温度
尽量避开高温时段浇筑混凝土,可选择在夜间或气温较低时进行。例如某道路桥梁基础大体积混凝土浇筑安排在夜间,此时外界气温相对较低,有利于降低混凝土的入模温度。同时,对原材料进行降温处理,如对骨料进行洒水降温、对水泥储罐进行通风降温等措施。在某港口码头大体积混凝土施工中,通过在骨料堆场设置遮阳棚和洒水装置,有效降低了骨料温度,从而控制了混凝土的浇筑温度[2]。
3.建筑工程大体积混凝土施工裂缝控制措施
3.1温度监测与控制
3.1.1布置测温点
在大体积混凝土内部合理布置测温点,以实时监测混凝土的温度变化。例如在某大型体育馆基础大体积混凝土中,按照梅花形布置测温点,测温点间距约为 3-5 m ,深度分别为混凝土表面下 5 c m 、 2 5 c m 、
、
7 5 c m 等不同位置,以便准确掌握混凝土内部不同深度的温度情况。
3.1.2温度调控措施
根据测温结果,当混凝土内外温差接近或超过控制值时,及时采取降温或保温措施。如在混凝土表面覆盖湿草帘、麻袋等保温材料,既能减少混凝土表面的热量散失,又能在一定程度上降低内外温差。在某办公楼地下室大体积混凝土养护过程中,当发现温差较大时,通过增加保温层的厚度,有效控制了温差,防止了裂缝的进一步发展。同时,可在混凝土内部预埋冷却水管,通过循环水来降低混凝土内部温度。在某水电站大坝混凝土施工中,利用冷却水管循环低温水,成功将混凝土内部温度控制在合理范围内,减少了裂缝的产生。
3.2养护措施
3.2.1 保湿养护
大体积混凝土浇筑完成后,应及时进行保湿养护,以防止混凝土表面水分过早蒸发。可采用覆盖塑料薄膜、湿布等方式进行保湿。例如在某住宅小区地下室顶板大体积混凝土施工后,立即覆盖一层塑料薄膜,并在薄膜上铺设湿麻袋,保持混凝土表面湿润,养护时间不少于14天。这样可以有效减缓混凝土的干燥收缩,提高混凝土的抗裂性能。
3.2.2 保温养护
在冬季或温差较大的季节施工时,除了保湿养护外,还应加强保温养护。可搭建保温棚,在棚内设置加热设备,如暖风机、碘钨灯等,以保证混凝土养护期间的温度。例如某北方地区桥梁基础大体积混凝土冬季施工时,搭建了保温棚,并采用暖风机加热,使棚内温度保持在
以上,防止了混凝土受冻产生裂缝。
3.3结构设计与构造措施
3.3.1合理设置后浇带
后浇带可将大体积混凝土结构分成若干个小块,减小一次性浇筑的长度和面积,从而降低混凝土的收缩应力和温度应力。例如在某商业综合体地下室施工中,每隔 3 0-4 0 m 设置一道后浇带,后浇带宽度约为800-1 0 0 0 m m 。在主体结构施工完成一段时间后,再浇筑后浇带混凝土,此时混凝土的收缩变形已基本完成大部分,可有效减少裂缝的产生。
3.3.2配置抗裂钢筋
在大体积混凝土结构中,适当增加抗裂钢筋的用量,并采用细而密的钢筋布置方式,可以提高混凝土的抗裂能力。例如在某工业厂房柱基础大体积混凝土中,在基础底部和顶部配置了双层双向的抗裂钢筋,钢筋间距约为 1 0-1 5 c m 。当混凝土出现裂缝时,钢筋可以承担部分拉应力,阻止裂缝的进一步扩展[3]。
结语
大体积混凝土裂缝防控贯穿施工全程,从源头材料把控、配合比优化,到过程分层浇筑、振捣密实,再到后期温度监测、养护及合理结构设计,各环节紧密相连。有效实施这些预防与控制措施,可最大限度减少裂缝产生。未来仍需持续总结经验、创新技术,以更精准地应对大体积混凝土裂缝问题,保障建筑工程质量稳健提升。
参考文献
[1]张海平.建筑工程大体积混凝土施工裂缝产生的原因及控制措施探究[J].住宅与房地产,2019,(15):87.
[2]胡秀强.建筑工程大体积混凝土施工裂缝控制措施 [J]. 四川建材,2018,44(12): 1 3 3 + 1 3 5 .
[3]王星.建筑工程大体积混凝土施工裂缝控制措施研究 [J]. 居业,2018,(11): 8 2 + 8 5 .
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