大体积混凝土温控与防裂技术分析.pdf

摘要 关键词 大体积混凝土温控与防裂技术分析 蔡 宝柱 ( 新疆生产建设 兵团勘测规 划设计研 究院 新 疆 鸟鲁木 齐8 3 0 0 0 2 ) 在混凝土使用过程中， 由于温度效应而产生的裂缝常常能够造成建筑物的巨大损坏， 这种情况 在混凝土结构物 中广泛存在。基于此， 本文结合工程实例对大体 积混凝土 温控 与防裂技术进行 了分析。 大体积混凝 土； 表面裂缝 ； 温控 ； 防裂 中图分类号 ： T U 7 5 5 文献标识码 ： B 早期人们仅 仅关 注混凝土基 础温差的 控制 ， 而对于其表面保温的认识不够 科学 ， 忽视 了后期 混凝 土的保护 ，这使 得许 多混 凝土坝都不 同程度 地出现 了裂缝 。随着科 技水平 的发展 ，人 们对温度裂缝 的认 识愈 来愈科学 ，明确 了造成 大体积混凝 土开裂 的关键 因素之一 就是温度变化 。本文 研究 分析 了大体积混凝 土温控与防裂技术 的相 关 内容。 1工程实例 本次研究的工程 ，由于所处 的地 理位 置较为特殊 ， 昼夜温差 较大 ， 受干燥天 气的 影响 ， 其形成裂缝 的可能性极 大。在施工过 程 中， 要 想保证 良好的施 工质 量 ， 缩短施 工 工期 ， 就应该严格规定施工计划 。现将 本次 研究 工程 的相关情 况 以表格 的形式 归纳 ， 如表 1 。 2判别混凝土形成裂缝的根据 在混凝 土结构 物 内部 ，当温度应力 达 到相 关的数 值且 大于混 凝土 的抗拉 强度 ， 其温度应变 满足相关数值 时 ，混凝 土内部 就会 出现不同的裂缝 。 参照这 一标 准 ， 就能 根据应变来判 别裂缝的 出现 ，当混凝土块 体 由于温度 变化而被约束时 ，其出现 的应 变要 比混凝 土极限拉伸值大 ，这就会造 成 裂缝 ；若 出现 的应 变明显 比混凝土极 限拉 伸值小 ， 就不会出现裂缝 。 3避免裂缝形成的有效方式 3 1混凝土材料的配制 3 1 _ l 水 泥 众所周知 ，温度 裂缝的产生 主要是因 为混凝土 内部 出现了较大的温差 ，这是 由 于水化热引起 的。所 以 ，必须降低 内部温 差 ， 对水化放热情况 进行 控制 。当前 ， 能够 对水化热控制起到良好作用的主要方法是 采用低水化热 的水泥 。水泥是制成 混凝土 的主要材料 ， 只要对 水泥做好处理 ， 就能从 整体上降低水化热。经过大量的实验得 出， 在水泥 的成分 中 ， 铝 酸三钙( C 3 A) 和硅 酸三 表 1 新 制粘土泥 浆性 能指标表 失水量 l mi n静切力 密度( g c m ) 粘度( s ) 含砂量( ) 胶体率( ) 稳定性 泥皮厚( m m) p H值 ( ml 3 0 mi n) ( N m ) 1 O 5 l -2 2 02 5 4 9 7 O O 3 l O 25 3 79 表 2 新 制膨 润土 泥浆性能指标 表 1 0 mi n静切力 密度( g e m 。 ) 粘度( s ) 浓度( ) 塑性粘度 c p p H值 ( N m ) 4 5 2 0 1 4 1 O 9 5 l 2 渣采用装载 机或挖 掘机和 自卸汽 车运至指 定点堆存 。回收的泥浆经检验性 能符合要 求才能重复利用。 3 2 4泥浆制作与供应 采 用 Z J 一 1 5 0 0型 高速搅 拌 机制 浆 ， 分 段建造制浆站 集中拌制 、 集 中供应 、 集 中回 收泥浆 ， 供浆管路送至槽 口。 3 _3墙体质量检测 ( 1 ) 开 挖检查 ： 随机抽 样 结合 重点 抽 样 开挖 防渗 墙一 侧 至检 测 位置 进 行直 观 检查 ， 同时 可进 行混 凝 土强 度 、 接 缝渗 透 试验 ； ( 2 ) 取芯检查 ： 在 防渗墙顶部钻取 混凝 土 芯样 ， 并进 行检测 试验 ； ( 3 ) 围井 检 查 ： 在 已 完成 的 防 渗墙 边 上 做围井试 验 ， 测定 混凝 土墙体 与接 缝渗 透性 ； ( 4) 注水检查 ： 根据设 计和现场 监理工 程 师的要求 ，沿墙体轴线 钻检查孔 进行注 水试验检查 防渗墙 的抗 渗性 能。 4质量检查及效果评述 跃进 水库除险加 固塑性混凝 土防渗墙 施工在 2 0 0 9年全部结束 ， 根据在防渗墙连 接处进 行取芯检验 和注水抽样检 查 ，均能 达 到设计 和施工规范要求 ， 同时 ， 设计单位 对该水库 的蓄水安全鉴定 ，全面分析 了坝 体浸润线 变化和坝后地下水 渗出距离和 大 小 的情 况 ，该 塑性混凝 土防渗墙能够较好 地起到 防渗效果 。 5结语 成槽设 备除抓斗式 成槽 机以外还有切 削式成槽机、 冲击式成槽机等， 成槽工艺除 纯抓法 以外还有两钻一抓 法等。不管采 用 哪种方 法 ，塑性混凝土墙 成败的关键是 成 槽工艺 ， 提 高成槽效率很重要 。成槽 后槽 壁 形状基 本上确定 了墙体 外形 ，而成槽 1 丁 = 艺 中最 主要是对 固化泥浆 的选 择和处理 。因 此 ，深 入研究成槽工艺 对研 究塑性混凝 土 防渗墙施工工艺尤为重要。陕西 水利 ( 责任编辑 ： 黄灵芝 ) e ( c 、 ( j G 表 1 主要结构及其相关 情况参照表 主 要 结 构 关 参 数 形 式 】 主桥 2 4 0m + 1 7 0m + 6 0m 边箱梁斜拉 桥 主塔 3 6根 2 5m的钻孔桩基础 摩擦桩 ， 长 1 1 0In 承台 厚 5 0m、 直径 4 4IT I 台上设置 3 0m塔座 主塔 高 1 5 9 1 l m 花瓶式空 间索塔 主梁 宽度 3 6 8 I T I 混凝 土边箱粱 钙( c 3 s ) 所 占 比例 较高 ( 主要 放热成 分 ) ， 为了 降低其水化热 ，需 要对这两种 成分进行 有效 控 制。当前 ，最常 用的方式 为加 入中热硅 酸 盐 、 低热矿渣等 。 3 1 2粉煤灰 给混凝土掺人粉 煤灰 ，主要 有以下 几个 作 用 ： 粉煤灰 的主 要成分 是硅 、 铝氧 化物 ， 这类 化学物质在跟 水泥接触 时能够发生 二次 反 应， 增强材料活性 ， 代替水 泥在混凝土 中的 部分含量， 避免混凝土出现裂缝； 粉煤灰颗 粒分 布均衡 ，在二次 反应 过程 中能够均匀地 分布在混凝土中；粉煤灰中的火山灰能够 对混凝土的内部结构进行完善 ( 尤其是孔结 构 ) ， 大大减 小混凝 土 内部 的孔隙率 ， 逐渐优 化孔结 构 ，这样就保证 了混凝土 在硬化后 的 使用性能得到大大增强。 3 1 3骨料 粗骨料。尽量选择粒径 大的骨料 ， 这是 由于粒 径的大小与级 配是密切相关 的 。孑 L 隙 降低后 水泥砂浆 、 水泥的使用量 也会降低 ， 水 化热就会 减小 ，这样 能够对裂缝 的形成起 到 很好地预 防效果 。 细骨料： 通常选择级 配良 好 的中沙和中粗沙 ( 中粗沙为最佳 材料 ) 。选 择这种材 料的理 由与粗 骨料一致 。在配制混 凝 土过 程中 ， 需要对 沙子的含 泥量进行调整 ， 以防出现较大的收缩 变化 ，导致更 为严重 的 裂缝产生 。 3 1 4外加剂 为 了避 免混凝土在投 入使用后 出现过多 的裂缝 ， 通常可以加入适 当的外 加剂。主要外 加剂有减 水剂 、 缓凝剂 和引气剂 ， 其 对于混凝 土 的主要作用为 ： 减水 剂能够增 强混凝 土 的融 合性 ； 减小 水灰 比， 增 强混凝 土 的强度 降低水泥含量 ， 从而有效地避免裂缝的形成。 缓凝剂则能够使混凝土放热峰值时间得到延长 ， 降低运输过程中出现的坍落。 引气剂的主要效 果在于增强混 凝土的和易性 、 可泵性 ， 使其耐久 性能得到充分的发挥。 这样能够间接t g-N强混凝 土的抗裂性 能。需要强调的是 ： 在使用外加剂 过程 中， 必须对使用 量进行有 效的控制 ， 以免 因用量 过多而导致 混凝土 的使用 性能 出现 变 化。通常情 况下 ， 添加外加剂的混凝土与基 准 混凝 土的收缩 比在 3 5 左右。 3 2选择针对性的混凝土施工方式 3 2 1 拌制 混凝土拌制是一个极为重要的环节 ， 其拌 制效果 的好 坏将直接 影响混凝 土材料 的使 用 性 能 ， 在施 工过 程中需 要严格按照具体的标 准 进行 ， 并且 应对 混凝土出机 口坍 落度进 行有效 的控制 。同时 ， 还应对于混凝 土拌和物出机 口 的温度做好调整_T作 ，适 当时利用送冷 风 、 冷 却等处理方式 ， 对其温度进行合理控制 。 3 2 2浇筑与拆模 在浇筑 混凝土时 ，需 要采取 有效 的振 捣 措施 ， 并且保持振捣时间合理分布。其主要 涉 及泛浆 、 间距等要素 的控制 。在 浇筑结束后 ， 还应对 表面进行适 当的压实 、 抹平 ， 这样对 混 凝土裂缝就能起到很好的控制作用 。此外 ， 浇 筑过程 中最 为常用 的方式为分层 浇筑 ，它 能 确保下层混 凝土在初凝 时 内凝结 良好 ，防止 各类 裂缝的形成。 3 2 3隔热保 护 内外温差 大是导致 大体积混凝 土 出现 裂 缝的重要 因素 ，在 浇筑 结束后应 该采取必 要 的措施对温度进行 控制。目前 ， 施工 中主要 采 取的方式 是隔热保护 ，它能 够促进表 面迅 速 散热 。 对于混凝土 的拆模 而言 ， 在不 同的气候 环境下 ， 尤其是气温低时 ， 同样需要实施 有效 的表 面保 护 ，来避免 因温差 过大而导致 裂缝 的形成 。 3 2 4日常维护 在混凝土完成 浇筑后 ， 需要采取必要的 日 常维护措施 ， 通常是对混凝 土表面进行洒水 ， 这样能够使 混凝 土表面处 于湿润状态 ， 增加混 凝土 内部 的强度 。通常情况 下 ，浇筑结 束后 1 2 h1 8 h就需对其实施保护 ，且持续 维护时 间需达到 2 0 d以上 。 4永 久 保 温 对 混 凝 土 坝 防 裂 的 作 用 温度变 化除了能够造成 大体积混凝 土结 构 出现裂缝 还影响着其结 构的应力状态 ( 有 时温度应力 在数值上能够高 出其他外荷载 带 来的应力 ) 。大坝施工期 间 ， 需 对混凝土最 高 温度、 调整接缝灌浆温度进行有效控制， 以降 低 其表面 的拉 应力 。一般采 取添加保温板 等 措施加 以控制。混凝土建筑 物的表面在运 行 期和外界空气及水进行接触 ， 水温和气温的周 期性 变化常 导致混凝 土表 面温 度剧烈 变化 。 永久保温能 够缓解外界温度 给混凝土表 面造 成的影响 ， 维 持混凝土 的结 构稳 定 ， 减小外 界 温度变化对坝体温度的影响， 显著降低坝体表 面的拉应 力 ， 避免表 面形 成裂缝 ， 确保 大坝的 安全运行。 5结语 综上所 述， 当大体积混凝土结构形成裂缝 时 ， 会对其使 用性能造成很 大的影响 ， 应该 及 时采取措施进行修补调整。这就需要对大体 积混凝土 的裂缝做好预 防措 施。文 中重点 强 调了永久保温的主要作用 ， 它不仅能够缓解外 界温度变化给坝体 带来 的温度影响 ， 还能有效 降低坝体表面的拉 应力 ， 从而对温度裂缝的形 成起到很好的控制作用。陕西水利 ( 责任编辑 ： 黄灵芝 ) 则 ， 当地 面 横 向倾 斜 时 ， 会对挡土墙的高度造成影响 ， 而横向坡度 越 大 ， 则 影响 更 大 。所 以 ， 在 在 划定 挡 土 墙 的 断 面构 造 时 ， 一 定要 把 墙 址 处 的地 面 坡 度 分析 在 内 ， 这样 才能 得 出合 理 的 墙 背 和 墙 面坡 度 。 6 _ 3 挡 土墙 的排水安排设置 地 面排 水设 施 能 够避 免 地 表水 渗 入 到 墙 后 土体 和 地基 。一般 采 用 的地 面排 水 设 施 包括 ： 设 置地 面 排 水 沟 ， 截 引地 表 水 ； 夯实回填土顶 面及地表松土 ，避免雨水 和 地 面水 出现下 渗 。墙 身 排水 目的 在 于排 除墙 后 积水 ， 一般 只需要设 置在墙 身 的合适 高度 即可 。泄 水孔的尺 寸需要根据泄 水量的 大 小 进 行 合 理 地 选 择 ，主要 包 含 ：5 c m l 0 c m、 1 0 e m X 1 0 c m、 1 5 c m2 0 e n rl 的方 孔 以及 直径 5 1 0 c m的圆孑 L 。孑 L 眼 间距通常 在 2 m 3 m，排 水孔 眼水 平 层 的层 次不 一 样 时需 要 交 错设 置 。 墙后 泄 水孔 的 进 口部 分需 要 配 有粗 粒 料反 滤层 ， 来 避免 孔道 淤 塞。 7结语 挡 土墙 在 水 利 工 程 中 的运 用 较 为 广 泛 。随着科 学技 术的不 断进 步 ， 挡土墙 的形 式种类也越来越多 ，但仍然是以砌石重力 式挡土墙为主。为了不断提高建筑工程 的 施 工 质量 ，应 根 据实 际情 况 对砌 石 挡 土墙 不 断进 行 优化 设计 ，从 而保 证 建筑 物 良好 的使 用性 能。陕 西水 利 ( 责任编辑 ： 黄灵芝)