1.前言
近几年,随着公共基础建设的迅速发展,高层建筑物,桥梁结构及大型设备基础的不断涌现,大体积砼已经被广泛应用,大体积砼与普通钢筋砼相比,具有结构厚,体形大,钢筋密,砼数量多,工程条件复杂等特点。本文在砼施工中合理选用,优化砼配合比,选用科学的施工方法,加强砼养护及砼裂缝的与控制等方面与大家共同探讨。
2.材料的选用
2.1水泥的选用
砼主要考虑抗裂缝性能好,兼顾低热和高强两方面的要求,部分表层砼,除抗裂性能外,还要求抗冻融性,耐磨性,抗蚀性,强度高及干缩较小,故此施工一般可用低热矿渣水泥,中,高标号的中低热硅酸水泥,此外,采用的水泥应对其品种,级别,包装和散装仓号,出厂日期等进行检查,并应对其强度,安定性及其他必要的性能进行复检,其质量必须符合现行国家标准的规定方可使用。
2.2骨料的选择 :一般选用结构致密,并有足够强度的优良骨料,除符合标准、规范的要求外,还应注意以下几点:(1)粗骨料要求洁净,不含杂质。大粒径的卵石或碎石含泥量≤1%。(2)细骨料建议采用中砂,含泥量≤3%。
2.3矿物拌合料 :在砼中掺加磨细矿物拌合料后,可以起到降低温升,改善和易性。增进后期强度,改善砼内部结构,提高耐磨性,并可代替部分水泥,节省资源,起到抑制碱、骨料反应的作用。常用粉煤灰,高炉矿渣,滑石粉等。
2.4水:拌制砼宜采用饮用水,当采用其他水源时,水质应符合国家现行标准《砼用水标准》JGJ63的规定。
2.5外加剂:不同品种外加剂的掺加通常可起到改善砼拌合物的流动性,调节砼凝结时间,硬化性能,改善砼的耐久性等作用。外加剂的选用应根据设计和施工的要求通过试验及技术比较确定,不同品种的外加剂复合使用时,应注意其相容性及对砼性能的影响,使用前应进行试验,满足要求方可使用。
3.砼配合比的确定与优化
应满足以下要求:(1)水泥初凝时间不少于6小时。(2)砂率控制在35-40%。(3)砼中的最大氧离子含量为0.06%。(4)砼中的最大碱含量为3.0kg/m³。(5)水泥中铝酸三钙含量小于8%。
4.优化砼的供应
大体积砼应由商品砼搅拌站供应。原材料计量要准确,保证配合比的准确性。
4.1计量 :要求使用检定过的计量器具,保证计量正确。
4.2拌制 :控制原材料投入搅拌机顺序,不采用“外掺”、“后掺”的作法,严格控制拌制时间,搅拌完成后装入车时,即测定坍落度,同时观察砼的和易性,不得存在离析,分层等现象,坍落度不符合要求的砼不能出站。
4.3运输:根据路线的比对,的状况,随时增减车辆,保证砼的正常供应,砼运输时间不得大于180min,砼运输车辆离开搅拌站后不得掺加任何材料,包括水、外加剂等。
5.大体积混凝土的施工工艺
5.1分块分层的浇筑混凝土,有利于错开拌合物内各层的水化时刻,分散混凝土的放热峰值。一般在第一层混凝土还未初凝时,浇注上一层。
5.2在振捣上一层时,振动棒应插入下一层50-100mm,以消除两层之间的接缝,振动时间不宜过长,防止石子下沉造成混凝土结构不均匀。
5.3在浇筑完毕到混凝土初凝前,粗抹面一次,混凝土接近终凝时,应用木模第二次抹光,消除混凝土表面的龟裂纹。
5.4采取措施控制浇筑温度,如拌和用水以碎冰形式加进混凝土拌合物中,使新拌混凝土的温度被限制在4-6度,在施工现场搭建遮阳蓬,防止烈日暴晒混凝土表面等。
5.5必要时可以预埋冷却水管,用循环水进行人工导热,以降低混凝土的内部温度。
泌水及表面处理。砼在浇筑,振捣过程中,上涌的泌水和浮浆顺砼坡面下流到坑底,通过侧模底部开孔将泌水排出基坑,当砼大坡面的坡角接近顶端模板时,改变砼浇筑方向。及时用刮板将表层的泌水水分刮出,以提高砼质量,减少表面裂缝。
6.大体积混凝土易裂的原因
6.1水化温升高,体积变化大
混凝土体积越大,水泥总用量相对大,水泥水化产生的热量越不易散发,温升越高,引起的体积变化也越大,大体积混凝土浇注后,内部温度远较外部高,形成较高的温差,造成内涨外缩,使构件表面产生很大的拉应力以至开裂。
6.2受约束,产生拉应力
不受约束的混凝土是不会产生内就历程的,体积变化受约束才产生内应力。约束条件有两种,即外约束和内约束,外约束是指结构物的边界条件,一般指基础或其他外界因素对结构物的约束,水泥水化后期,散发热量大于放热量,构件温度降低,体积收缩,受边界条件约束,产生拉应力。
6.3抗拉能力低
混凝土是脆性,抗压能力较高,抗拉能力较低,抗拉强度仅为抗压强度的1/10左右;极限拉伸也很小,大体积混凝土温度变形受约束时产生的拉应变很容易产生裂缝。以上三方面同时存在,并达到相当程度必然会发生裂缝,缺少其中一个,或其中一个没有达到相当程度,裂缝可能不会发生,大体积混凝土裂缝产生的最根本原因是水化温升的引起的体积变化。
7.大体积混凝土防裂的措施
分析大体积混凝土裂缝的成因和工程实践表明:控制水化热,改变约束条件,提高混凝土极限拉伸能力等措施都有效的防止裂缝的形成。
7.1原材料选择及配合比设计
水泥。不同品种水泥水化所释放的热量各异,大体积混凝土宜选用水化热低,凝结时间长的水泥,在满足水泥混凝土和易性,力学性能和耐久性的条件下,尽量使水泥用量降低至最小限度,从文献资料得知,减少水泥用量可以减少总的水化放热量,从而可以降低混凝土内外温差。
7.2活性掺合材料
在大体积混凝土中掺加活性掺合材料,既可以相应减少水泥用量,又可以降低混凝土水化温升,目前在南方地区粉煤灰是最理想的活性掺合材料。掺加粉煤灰能大幅度降低混凝土的水化热,粉煤灰火山灰反应进展比较尺缓,发热的速度较低。试验数据表明,用粉煤灰取代20%的水泥,用使7d内的水化热下降11%,取代30%的水泥时下降25%。
7.3外加剂
大体积混凝土宜选用高效缓凝型减水剂。外加剂的缓凝的作用可使水泥水化放热速率减慢,有利于热量消散,能使混凝土内部温升降低。高效缓凝型减水剂还具有一定的引气作用。混凝土中引入一定量的微小封闭气泡,能有效地减小骨料间的摩阻力,使混凝土拌合物的和易性和硬化混凝土内部的孔结构得到改善,也有利于提高混凝土的抗渗性和抗冻性等耐义指标。高效减水作用能大幅度地减少混凝土用水量,保持水灰比不变,可大幅度减少混凝土中的水泥用量,亦即降低总的水化热。另外,在大体积混凝土中也可采用膨胀剂来控制裂缝的产生,膨胀剂具有膨胀效应,它不但可补偿混凝土的收缩,而且能降低混凝土的整体温度,但是膨胀剂的较高且质量参左不齐,应通过试验慎重选用。
8.结束语
大体积混凝土施工,只要选好原材料,确定配合比,并在施工组织和施工技术上采取必要的措施,就能控制温度裂缝的产生。