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5064 大体积混凝土

现代工业与民用建筑中,大体积混凝土的工程规模日趋扩大,尤其是一些基础工程,其体积达几千 m 3 以上者,厚度达 2 ~ 3m ,长度超过 10m 者已屡见不鲜。我国规范认为,建筑物的基础最小边尺寸在 1 ~ 3m 范围内,就属大体积混凝土。
由于水泥中的水化热,使有一定保温性能的大体积混凝土,内部升温比表面升温大得多,在降温时内部又比表面慢得多,混凝土各部分的热胀冷缩,以及内部与外部的约束作用,使混凝土产生温度变形和相应的温度应力,当它们超过混凝土所能承受的拉力极限值时,混凝土就会出现裂缝。这是大体积混凝土施工中主要解决的技术问题。
一、大体积混凝土的裂缝
大体积混凝土产生裂缝多出现在升温时或降温时,升温时易出现表面裂缝,一般混凝土成型后第三天升温最高,也最容易出现表面裂缝。收缩裂缝多出现于降温时,由于热量散失而产生收缩,再加上混凝土硬化过程中,内部水分的水化和蒸发,胶质体的胶凝作用,促使混凝土收缩,这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束,当收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度时,就会产生收缩裂缝,这种裂缝有时会贯穿全断面,危害较严重,如图 1 所示。

图 1 温度裂缝 a) 表面裂缝 b) , c) 收缩裂缝


二、防止温度裂缝的措施
目前,建筑工程的设计和施工规范在这方面规定不多,因此,在施工前必须会同有关部门拟定相应的技术措施。为防止裂缝的产生,应注意以下几点:
1 .制定合适的允许温差大体积混凝土施工,要在施工期间对混凝土采取温度控制,就是控制混凝土的内外温差,以减小早期温度应力,从而避免裂缝的发生。混凝土的允许温差与相应的龄期的极限拉伸值有关,由于混凝土的极限拉伸值在工程施工中难以测定,可以用混凝土的抗拉强度确定其允许温差。经验证明,如 1 ℃ 的温差在 3 ~ 7 天龄期内表面约产生 2.5N / ㎝ 2 的拉应力,就可以根据不同工程混凝土的实测强度确定该工程的内外温差标准。如果不具备分析条件,可按 20 ~ 25 ℃ 的内外温差标准控制。
此外,控制内外温差固然重要,但是,许多裂缝的原因往往是温度陡降造成的。因为温度陡降,温度应力形成较快,徐变的影响较小,所以温度陡降的容许值远比内外温差小得多。通常采用的温度陡降的容许值是 10 ℃ 。
大体积混凝土基础的地基很少是岩基,因此内部温差也不能忽视。若是旧混凝土或岩石地基时,、应严格控制内部温差,以防止产生贯穿裂缝。常用的内部温差容许值较低,一般为 12 ~ 20 ℃ 。
2 .采取适当的温度控制 预防大体积混凝土裂缝的基本条件是控制施工中的实际温差
要小于容许温差。实际温差可用下式计算:
T = T Р T r T ?
式中 △ T —内外温差或内部温差;
T Р —混凝土浇筑温度;
T r —水泥水化热引起的温度升高;
T ? —在计算内外温差时,指混凝土表面温度;在计算内部温差时,指使用中内部可能达到的最低温度。
T Р T ? 可以测得,有的可以从当地气象、水文资料中查到。 T r 可以用试验所得数据,或经验估算,表 1 可供参考。
计算出来的实际温差如果大于容许温差,应采取温度控制措施,主要是降低 T Р T r 值和提高 T ? 值。
施工中一般可采取以下一些降温措施:

表 1 不同标号、品种龄期的水化热值

水泥标号及品种

Q ( kJ / ㎏ )

3 天

7 天

28 天

42.5 硅酸盐水泥
32.5 硅酸盐水泥
32.5 号矿渣硅酸盐水泥
32.5 号火山灰硅酸盐水泥

314
251
188
168

356
272
251
230

377
355
335
314

(1) 选用水化热较低的水泥,降低 T r
(2) 减少水灰比和水泥用量,使用减水剂、加气剂、塑化剂,进一步降低 T r ,但应保证混凝土的强度等级;
(3) 降低混凝土的人模温度,如石子浇水、水中加冰块等,降低 T Р
(4) 条件允许时,可投入毛石,以利降温,进一步降低 T Р
(5) 控制混凝土浇筑层厚度,适当减缓浇筑速度,以利降温;
(6) 预埋冷却水管,用循环水降低混凝土温度。
3 .加强混凝土的质量管理我国目前混凝土的生产管理水平还是较低的,混凝土强度的变异系数往往大于 20 %,这不利于混凝土的防裂。因此,要提高混凝土的抗裂性能,仅采取降温或保温措施是不够的,还必须在混凝土施工操作上注意保证质量,注意从原材料的选用到养护的全过程质量管理。



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