大体积混凝土温度裂缝的成因分析及控制措施.pdf

水利水 电施工 2 0 1 2 第 1 期 总第 1 3 0 期 裂钢筋 ，对局部作加强处理 在孔洞周围和断面转角 处等宜配斜向钢筋、钢筋网片，避免 因应力集中而产 生裂 缝 。 ( 3 )改善外部约 束力 。当结 构设置在 松软 地基上 时 ， 对基础的约束力就不大，此时发生裂缝的可能性也不大； 当设置在基岩上时，对结构就有很大的约束力 ，这时就 要降低地基的约束影响，可在基础下面设置缓冲的滑动 垫层 ，如采用刷热沥青或铺卷材，其效果就比较好。在 垂直面用聚苯乙烯泡沫塑料设置缓冲层，以消除嵌固作 用，释放约束应力。 ( 4 )有抗渗要求 的基础 大体积混凝土不应设置永久变 形缝 ( 沉降缝、温度伸缩缝) ，有挡水要求的墙不应设置 竖 向结构缝 ，可采取 “ 后 浇带 ” 的方法将 混凝 土结 构分 成若 干块 ，中间间隔一段 时间后再处理 。 ( 5 )在编制大体积混凝土施工组织设计时，应对浇筑 块体的温度、应力和收缩性等进行计算分析，确定温升 峰值及相关 的控制指标，制订科学的浇筑工艺和养护 措施 。 4 大体积混凝 土裂缝控制 的原材料要求 ( 1 )选用低热 ( c 。 A和 C 3 s含量低) 、低收缩和碱含 量小于 0 6 的低碱水泥品种，如矿渣硅酸盐水泥、火山 灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。 ( 2 )砂石含泥、含粉较多或含有其他杂质时，混凝土 的抗拉性 能 会 明显 降低 。必 须严 格 控制 砂 石 的含 泥量 、 含 粉量 和有 害杂质含 量 ，粗 骨料含 泥量 小于 1 ，细骨料 含 泥量小于 2 。 ( 3 )骨料选择原则是 ：以 自然连续级配粗骨料配制混 凝 土 ，可优选 5 4 0 mm 碎石 ，减少混凝 土收缩 ，骨料 中 针片状颗粒含量小于 1 O ，还可以掺加不超过 1 O 的粒 径为 1 0 0 1 5 0 mm的清洗过的石块。 ( 4 )泵送混凝土对流动性、和易性的要求高，坍落度 大 ，水泥用量大 ，水化 热也 高 ，在 掺加 适 当 的外 加 剂来 保证流动性不变 的前提下 ，降低用水量 。 ( 5 )掺加减水剂，分散水泥颗粒，提高混凝土强度； 如果保持强度不变，可减少水泥用量 1 O 2 O ，从而 降低水化热 ，减缓水化速度 。混凝土中掺加缓凝型减水 剂还可 以推 迟初凝 时间 ，减缓 浇筑速度 和温度 以利散热 ， 减 小升温幅度 。 ( 6 )掺加粉煤灰能改善混凝土的和易性、可泵性、抗 渗性、抗离析性，减少泌水，特别是对混凝土后期强度 有较大的贡献。用粉煤灰替代部分水泥 ，可降低水泥用 量，从而降低水化热。实践证明，每掺加 1 0 k g的粉煤灰 取代等量的水泥，混凝土的温升可降低 I C。 ( 7 )适当使用膨胀剂 ，使混凝土产生适度膨胀 ，在钢 筋和邻位约束下，在结构中建立 0 2 O 7 MP a的预压应 力，补偿混凝土 自身的体积变形收缩、干缩和温降收缩。 ( 8 )为配制大体积混凝土进行专项试验，对不同掺合 2 8 料的混凝土收缩率进行对比试验。 5 大体 积混凝土裂缝控 制的施工措 施 ( 1 )控制混凝土入模温度。大体积混凝土的入模温度 不高于+2 5 ，不低于+5 C。因为人模温度过低 ，就无 法满足控制混凝土内外温差不大于 2 5 的要求。夏季施 工时应尽量降低混凝土的人模温度，具体措施有 ：降 低水温；降低石子温度；用冰水拌制混凝土；减 少装卸转运次数；混凝土运输车搭设遮阳棚；混凝 土泵管上覆盖湿麻袋或淋水降温。冬季则要采取使用热 水、骨料加热 、仓面加温等措施。 ( 2 )采用推移式连续浇筑 。浇筑混凝土时采用 “ 分层 浇筑、分层振捣、一个斜面、一次到顶”的推移式浇筑 法，方便混凝土的振捣，也有利于降低基础底板的最高 温升；分层厚度宜在 5 0 c m左右，注意浇筑中保证上、下 层混凝土不超过初凝时问，混凝土斜坡面控制在 1：6 左右 。 ( 3 )泵送混凝 土的泌水 和表 面处 理。泵送混凝 土要 求 的坍落度较大，浇筑振捣过程中容易产生泌水 ，因此应 该使用易于排除泌水的模板；同时，泵送混凝土的表面 水泥浆较厚，在混凝土浇筑到顶面后 ，应及时把水泥浆 赶出模板，初步按照标高刮平，用木抹子反复搓平压实， 使混凝土硬化过程初期产生的收缩裂缝在塑性阶段予 以 封闭填补 ，避免表面龟裂 。 ( 4 )在混凝土表面撒石子。大体积混凝土表面水泥浆 较厚，混凝土浇筑后可在表面均匀地撒上薄薄的一层小 石子，在混凝土浇筑后 4 8 h内用长刮尺刮平，初凝前 用铁滚碾压 ，再用木抹子搓平压实，以控制混凝土表面 裂缝 。 ( 5 )投石法。在设计允许的情况下 ，可向大体积混 凝 土 中投人 1 5 2 O 的洁净块 石 ，这样既减少 了水 泥 在整个混凝 土 构件 中 的含 量 ，又 可 有 效 减 少 混 凝 土 温 升。投块石时应严格按混凝土流淌坡度分层填，同层间 距至少在 2 0 0 m m 以上 ，从 而 使 块 石均 匀 分 布 在混 凝 土 内层 。 ( 6 )二次振捣。实践证明，对浇筑后的混凝土进行振 捣 ，能排除混凝 土 因泌水 在粗 骨料 、水平 钢筋 下部 生成 的水分和空 隙，提 高混凝 土 与钢 筋 的握裹力 ，提高 混凝 土 的密实度 ，增强 抗裂 性 。施工 中要 严格 把握 两次 振捣 的时间间隔 。 ( 7 )混凝土养护。降温法：在大体积混凝土中预埋 冷却水管，混凝土浇筑成型后，通过循环的冷却水进行 降温，减少混凝土的内外温差。当混凝土养护达到龄期 后 ，要对 金 属 管 口进 行 封 闭 处 理 ，避 免 电 化 学 腐 蚀 。 保温隔热法 ：在混凝土浇筑成 型后，通过保温材料 ( 麻包袋、塑料膜等)或定时喷热法等办法 ，来提高混凝 土表面及四周散热面的温度。其基本原理是 ：利用混凝 土的初始温度 ( 浇筑温度)加上水泥水化热的升温，在 缓慢的散热过程中，控制混凝土的内外温差，从而防止 混凝土因温度变化而引起裂缝。蓄水法：先在混凝土 表面覆盖麻袋，浇水保湿，待混凝土初凝后 ，在周围砌 挡水墙蓄水养护。大体积混凝土 的养护时间应该适当 延长 。 ( 8 )加强施工温度监测。对大体积混凝土内部各部 位进行温度跟踪监测，可以及时、准确地掌握混凝土各 个部位的温度变化 ，以便采取处理措施降低 内部温度 ， 保证工程质量。混凝土温升最快的阶段在浇筑后 的 1 5 d 。在此期问，宜每 3 0 mi n读取数据一次；以后数据的 读取时 间可以延长 ，建议在 浇筑后 的 6 2 0 d ，每 3 h 读取一次数据 ；浇筑 后 的 2 1 3 0 d ，每 6 h读 取一 次 数 据 。 ( 9 )合理组织施工。在施工过程中精心安排混凝土浇 混凝土工程 筑时间。在高温季节施工时，混凝土浇筑时间尽量安排 在 1 6 时 至次 日 1 0时前 进 行 ，以减少 混 凝 土 温度 回升。 新 、旧混凝 土浇筑间隔时间为 5 7 d 。 6 结束 语 综上所述，大体积混凝土控制温度变形裂缝不是单 纯的结构理论问题，而是涉及结构计算、构造设计、材 料组成、物理力学性能和施工工艺等多学科的综合性问 题 。在工程建设过程 中，我 们要 从设 计 、原 材料 和施 工 等多方面、多角度出发，制订具体的施工方案，在优化 配合比设计、改善施工工艺、提高施工质量、加强养护 等方面采取有效的温控施工技术措施，施工中严格管理 、 严格操作 ，才能达到理想的效果。 ( 上接 第 2 1页) ( 3 )冷升层( 混 凝 土 已终凝 )层 面按 施 工缝 进 行处 理，即冲毛后铺 1 5 c m厚的水泥砂浆。 在现场实际施工 中，应采取措施 ，保证铺砂浆或刷 胶凝材料净浆后立即覆盖新混凝土，防止砂浆和胶凝材 料净浆失水而变成夹心饼干，影响层碾压混凝土面结合 质量 。 4 碾压 混凝土施工层面处理效果分 析 下面以龙滩水电站大坝工程为例进行介绍。 4 1 层 面抗 剪试 验 ( 1 )9 0 d 抗 剪试验 结果 ：碾压 混凝土 工艺性 试验 9 0 d 后原位抗剪试验检测试件 8组 ，共剪切试件 4 O块，实 测剪断面最大起伏差平均约为 2 O c m，剪断面平均约有 9 O 沿上层试体或下层试体剪断 ，有约 1 0 沿层面剪 断 ；在沿 层 面剪 断情 况 中 ，有 约 8 O 的试 块 3 4以上 面积沿层面剪断 ，有 3 0 的试件在试验后 出现不 同程 度 的开裂或破碎 ，约 5 的试件局部有骨料堆积 、蜂 窝现 象 。 ( 2 )1 8 0 d抗 剪 试 验 结 果 ：碾 压 混 凝 土 工 艺 性 试 验 1 8 0 d后原位抗剪试验检测试件 8 组 ，共剪切试件 4 O块 ， 实测剪断面最大起伏差平均约为 2 5 c m，剪断面平均约 有 8 5 沿上层试体或下层试体剪断，有约 1 5 沿层面 剪断；在沿层面剪断情况中，有约 8 0 的试块 3 4以上 面积沿层面剪断，有 2 O 的试件在试验后出现不同程度 的开裂或破碎，约 5 的试件局部有骨料堆积 或蜂窝 现象 。 ( 3 )抗剪试验结果的比较分析 ： 1 )对 同一工 况 、同一配 合 比条 件 下 的碾压 混 凝 土 ， 1 8 0 d龄期的抗剪断强度明显高于 9 0 d龄期的抗剪断强度。 2 )对同一配合比、同一龄期条件下 的碾压混凝土， 2 3 h层 问间隔时间的抗剪 断强度要稍高于 4 5 h 层 间间 隔时间的抗剪断强度，铺砂浆的抗剪断强度要高于铺一 级配混凝土 的抗剪断强度 。 4 2 钻孔取芯及压水检查 碾压混凝土的层面折断率小于 2 5 ，表明碾压混凝 土层 面施工 和处 理 的效果很 好 ，处 于 国际领 先水 平 。从 压水检查成果来看，碾压混凝土单位透水率均满足不大 于 1 L u的设计要求，其中单位透水率小于 0 5 L u的 占 9 8 1 ，小 于 0 2 L u的占 8 6 7 。 4 3 孔内声波及录像测试 对取芯孔和部分压水孔的声波及录像测试表明：各 检测孔没有发现声波及动力学特征异常，声波低于临界 值所占比例及变异系数均小于 5 ，说明混凝土的完整密 实性及均匀性较好；孔内录像成果也表明孔壁骨料分布 均匀 ，表面光滑 、致密 。 5 结束语 综上所述 ，在碾 压 混凝 土施 工 中， 面结合质量 ，必须做到以下几点 ： ( 1 )有一个 可压 实 性好 、黏性 好 、 合 比。 要获得较好的层 抗 骨 料分 离 的配 ( 2 )选用保水性好的减水缓凝剂。 ( 3 )加快施工速度 ，缩短各施工环节的作业历时，减 少 V C值损失和缩短层面暴露时间，使上、下层混凝土在 初凝前尽早结合。 ( 4 )采用抗分离摊铺机具及抗分离施工工艺。 ( 5 )对施工仓面采取喷雾或 防阳遮盖等降温保湿 措施 。 ( 6 )对接近初凝或刚初凝的层面，进行刷水泥浆或铺 砂浆等处理。 2 9