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一、前言工程建筑的大体积性、多样性和综合复杂性,导致混凝土结构在施工后存在多质量问题的发生,其中比较常见的,也是比较难的解决的就是混凝土裂缝的发生造成严重质量问题。同事混凝土裂缝的发生也影响了工程的使用性能,混凝土裂缝控制更是大体积混凝土结构施工过程中质量控制的关键因素。通过多年现场施工经验的积累,近期采用大体积混凝土结构无缝设计施工技术对这一问题有显著效果二、简析大体积混凝土裂缝的成因1)混凝土初凝过程中水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用产生温度应力和收缩应力是大体积混凝土结构开裂的主要因素,混凝土“内热外冷”极易产生裂缝。2)混凝土硬化过程中收缩产生裂缝也是大体积混凝土开裂的主要因素,经过实际施工经验总结发现 ,在设计配合比中时,混凝土中的用水量和水泥用量越高,该种配合比的混凝土的收缩就越大;3)在施工组织时或混凝土拌合站,采购的水泥成分不符合要求或水泥安定性不合格是大体积混凝土裂缝产生的常见因素;4)施工队伍专业化程度不够,施工作业程序不规范、施工技术措施不适当等是大体积混凝土开裂的经常发生的主要原因这一;5)基础沉陷或不均匀沉降产生裂缝:沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致,或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土出现沉陷裂缝,特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。三、大体积混凝土无缝施工设计原理:
目前为止大体积混凝土结构施工无缝设计主要是以掺加ZY膨胀剂的补偿收缩混凝土为基本原料,以设置加强带取代后浇带,达到连续浇筑超长大体积混凝土结构的施工技术; 膨胀加强带宽设置要根据拟浇注的大体积混凝土的实际工程特点合理设置,边缘每侧设密孔铁丝网并用钢筋加固定位,以防止加强带外混凝土流入加强带内;
大体积混凝土浇筑施工时应先浇带外混凝土,当施工浇注到加强带时改用掺量ZY膨胀剂混凝土施工。考虑到外加剂膨胀作用会使混凝土强度降低,所以应该对膨胀加强带的混凝土强度等级进行适当的提高,并加大膨胀剂用量,用这样的方法循环施工达到超长无缝结构混凝土的目的;补偿收缩混凝土设计。根据《混凝土外加剂应用技术规范》的规定进行对掺加ZY的试件的限制膨胀率进行试验,设计并验证补偿收缩混凝土试件的微膨胀性。
材料的选配以及混凝土的泵送能力大体积混凝土配合比的设计。水泥采用优质的42.5Mpa普通硅酸盐水泥;细骨料选用中砂,细度模数Mx=2.6~2.8,表现密度2.64克/立方厘米,松散密度1410千克/立方米,紧密密度1550千克/立方米,含泥量≤3%。粗骨料为碎石,粒径为5~31.5mm 连续级配,压碎指标8%~9.8%,含泥量≤3%。膨胀剂选用行业内知名公司生产的性能稳定的ZY膨胀剂。 减水剂选用大中厂家生产的优质Ⅱ级粉煤灰。混凝土配合比设计需要保证混凝土的泵送性能,经现场实际经验总结,管道出口处塌落度满在140―160mm之间,试块强度满足设计及规范要求。五、后掺少量减水剂的预备措施混凝土浇筑施工在高温季节,易造成混凝土坍落度损失加大,或者由于混凝土运输途中延时等问题,使浇捣速度减缓,延误了混凝土的入模时间,致使不能满足泵送要求,此时应严禁加入生水,而应采取二次掺少量的FDN2I减水剂的后掺法,补偿和恢复混凝土的坍落度损失。在配合比中FDN2I减水剂量为0.8%,一般该减水剂的掺量最高为1%,在后掺减水剂时只考虑在0.2%以内。凡后掺减水剂的运输车应快速搅拌40转以上。六、局部的加强处理在正常情况下外墙与边柱的配筋率不同,导致收缩率也不相同,其连接处应根据规范和构造要求设置水平增强钢筋,防止因应力集中发生纵向裂缝。由于底板双向配筋锚入基础梁二排主筋之间,使底板与柱节点处板面混凝土保护层可能过大,故在柱边1米范围设置双向钢筋网片,防止板面出现裂缝。外墙模板施工的对拉螺杆突出部分割掉后,用ZY掺量为10%的1:2 水泥砂浆封堵以及相关安装专业的各种穿外墙管道处孔洞用ZY掺量为10%的1:2 水泥砂浆封堵,必要时做细部防水处理。七、混凝土的养护按照养护制度,在混凝土抹压后,能上人时即铺上麻袋片或草席,用水浇湿保养,混凝土硬化3~4小时后,底板与顶板均筑堰蓄水3~5厘米进行养护,墙板采取不间断淋水保温,采用这些养护方法不得少于14天,墙板侧模的拆除也不少于7天。以上养护措施的实施对实际应用超长无缝结构的成功起到了非常重要的作用。
关键词:养护剂;混凝土;施工方法
Abstract: this paper reviewed the development of concrete curing agent general situation and advantages, summarizes the main types, curing agent characteristics and performance. Curing agent simple construction method, maintenance effect is good, has the good economic efficiency and the social efficiency.
Keywords: curing agent; Concrete; Construction method
中图分类号: TU528 文献标识码:A文章编号:
1 混凝土养护剂的发展
传统的现浇混凝土浇筑后的早期养护是覆盖草帘或铺木屑、铺沙石等后再进行洒水,需要专人定时进行喷洒,既费人力、物力也费时间,养护不及时,不到位,复杂部位难以养护,而且满足不了高层建筑的梁柱和大型建筑物的施工要求,并且冬天和缺水地区不宜选择进行洒水养护。为此,国内外开展了能够代替洒水对现浇混凝土进行早期养护的养护剂研究。
虽然从理论上讲,喷涂养护剂不如洒水养护混凝土的效果好,但是喷涂养护剂施工方便,节水省工,养护便利,只需喷洒1~2次即可达到养护效果,因此养护剂适用于难于洒水的部位、冬季混凝土早期养护及缺水地区。随着养护剂的发展,养护剂广泛用于工业与民用建筑,公路和城镇道路、场坪以及桥梁、隧道、水利和预制构件等各种工程中水泥混凝土的养护。
20世纪40年代初期,混凝土养护剂由美国科学家首先提出并研制。随后,英国和日本等也相继研制出多种混凝土养护剂,并大量应用于现场浇筑混凝土的养护,具有明显的技术经济效益。20世纪50年代后期,英国明文规定在飞机跑道、公路车行道等工程上推行混凝土养护剂[1]。1958年美国也颁布了养护混凝土的液体结膜剂技术标准(ASTMC309-58)[2]。自20世纪70年代起,美国、前苏联、法国、日本已经广泛采用了养护剂养护混凝土,并取得了良好的效果,随着养护剂应用范围的扩大,制定了相应的技术标准和实验方法。我国混凝土养护剂的研究起步较晚,从20世纪70年代末才开始着手研究。
20世纪70年代,各国大部分采用的混凝土养护剂主要成分是成膜胶乳的溶液,这种成分有毒性,并且危机生态环境,经济上也不合算;20世纪80年代,出现了含石蜡、石油聚合物和聚乙烯蜡为基础的合成高浓水乳液养护剂,这种产品无毒,原料易得,养护性能好,美国、法国、德国、俄罗斯、日本等国都有其专利产品[3]。
1991年美国制定了养护剂标准ASTM-C309-91和养护剂实验方法ASTM-C156-91代替了40年代实施的ASTM-C309-41和ASTM-C156-41。1992年英国制定了《混凝土养护剂实验方法》(BS7542-92)代替了BS00147-87。1998年俄罗斯混凝土及钢筋混凝土研究院制定了《混凝土养护剂技术条件》。进入90年代后,我国混凝土养护剂在研究和应用方面有了一定的进展。我国根据我国实际情况,在总结混凝土养护剂的科研成果和生产使用实践的基础上,参考美国实验材料协会ASTMC309-1998《混凝土养护用液体成膜剂》与英国BS7542-1992《混凝土养护剂的实验方法》标准,于2002年制定了《水泥混凝土养护剂标准》(JC901-2002)。2004年我国又制定了交通行业标准《公路工程混凝土养护剂》(JTT522-2004),规定了混凝土养护剂的术语和定义、分类、技术要求、实验方法、检验规则等。2010年11月辽宁省地方标准《混凝土养护剂应用技术规程》通过了审定,该规程对混凝土养护剂施工有很好的指导作用,对保证施工质量、提高施工水平,指导推广应用具有重要意义。
2 混凝土养护剂的品种
国外混凝土的种类很多,大致可分为溶剂型(憎水性)和乳液型(亲水性)两类。俄罗斯目前主要使用石蜡水乳液养护剂, 美国主要使用石蜡油类养护剂。目前,我国混凝土养护剂可分为以下4类:水玻璃类、乳液类、溶剂类和复合类。
(1)水玻璃类是以硅酸钠为主的硅酸盐水溶液,喷洒在混凝土表面,与氢氧化钙作用生成氢氧化物和坚硬的玻璃状不溶性的硅酸钙,氢氧化物可活化砂子的表面膜,有利于混凝土表面强度的提高,而硅酸钙是不溶物,能够填充混凝土表面的各种孔隙,并形成一层坚实的薄膜,阻止混凝土中自由水的过早过多蒸发,从而保证水泥充分水化,达到养护的目的;
(2)乳液类包括石蜡乳液、沥青乳液、太阳油乳液、高分子乳液,将乳液喷涂在混凝土表面,当水分蒸发或被混凝土吸收后,乳液颗粒聚拢形成不透明薄膜,阻止混凝土中水分蒸发而达到自养的目的;
(3)溶液类以各种聚合物和树脂溶液居多,养护机理同乳液类;
(4)复合类是由有机高分子材料与无机高分子材料及表面活性剂渗透剂等多种助剂配制而成,综合了乳液型和溶剂型品种的优点,在一定程度上克服了单独的有机和无机成膜类材料的缺陷。
以下介绍收集的几种主要的混凝土养护剂:
① 水玻璃(硅酸钠)水溶液。其浓度可取10%,这种材料价格便宜,但干固后不能形成真正可靠完整的防水膜。其保水率仅有20%~30%,局限性大,在30℃以上干旱地区使用不能有效的保证混凝土表层水化反应所需的足够水分,混凝土表面容易出现小开裂或表面疏松现象。这种养护剂适宜用于混凝土地面养护,起表面硬化和防止起尘作用,不影响混凝土表面的抹灰、油漆、贴面砖等表面装饰层。其用量为0.3kg/。
② 石蜡乳液。应用广泛,其保水率约为85%,在干燥后形成良好的低分子成膜物,有很好的憎水性,可有效防止混凝土表面的养护效果,特别是在夏季干旱情况下对混凝土的养护效果好。但是石蜡乳液在使用时喷涂时间的掌握与混凝土表面泌水情况有关,如果掌握不当,就会影响混凝土的表面强度。其次其膜层比较光滑,不宜清除,不利于混凝土表面装饰层的粘结。
③ 沥青乳液。由石油沥青、乳化剂和水配制而成,喷涂量温暖天气为0.6kg/,干热天气为1 kg/。当干热天使用沥青乳液时,为提高沥青薄膜的耐热性,沥青中可掺入能形成同状结构的聚合物。例如丁二烯苯乙烯热弹性塑胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、低分子量的聚乙烯等。丁二烯苯乙烯热弹性塑胶使用较为广泛,其用量为沥青重量的2%~3%。可先将它溶于冬用柴油中,配成l5%的溶液。
④ 太阳油乳液。是一种可逆性乳液,含有太阳油2%~3%,碳数为10~16的合成脂肪酸烷基酰胺1%~2%,其余为水。为了提高其稳定性及增加稠度,可掺入占有机物部分重量l%~4%的增稠物质,如石蜡油、丁二烯苯乙烯热弹性塑胶等。
⑤ 有机硅类溶液。干燥后不能在混凝土表面结成完整的薄膜,但能使混凝土的气孔和毛细管内壁憎水化并将其堵塞,因而能减少混凝土中水分的蒸发量。其保水率仅有30%~50%,适用于室内混凝土地面养护,有良好的效果。
3养护剂的使用要求
3.1一般要求
《水泥混凝土养护剂》(JC901-2002)规定:
(1)外观:均匀、无明显色差、不含其他杂质。
(2)稠度:应满足在4℃以上易于喷涂(或按需要涂刷或辊制),能形成均匀涂层。
(3)有害反应:不应对混凝土表面及混凝土性能造成有害影响。
(4)毒性:不应含有任何对人体、生物与环境有害的化学成分。
(5)稳定性:在贮存期内,不得出现分层、结块和絮凝现象。
《公路工程混凝土养护剂》(JTT522-2004)规定:
(1)外观:均匀、无明显色差、不含其他杂质。
稠度:对乳液型养护剂,应满足在4℃以上易于喷涂(或按需要涂刷或辊刷),能形成均匀涂层。
(2)用量:对乳液型养护剂,无特别要求时,产品质量检验原液的用量为0.2kg/;也可采用生产厂家推荐的原液用量。
(3)有害反应:不应对混凝土表面及混凝土性能造成有害影响。
(4)毒性:不应含有任何对人体、生物与环境有危害的化学成分。
(5)稳定性:对乳液型养护剂,储存期内,不得出现异味、分层、结块和絮凝现象;对饱水膜材,储存期内,不得出现老化、破损。
3.2技术要求
1.保水性
经过研究分析,国内选用保水率作为我国保水性能的评价指标,养护剂的保水率直接决定着混凝土养护的效果。保水率达到75%以上才算是合格品,90%以上为一等品。90%以上有效保水率是混凝土结构工程养护的客观要求[4],也就是说,在有效保水率试验条件: 温度38℃±2℃、 相对湿度32%±3%、风速0.5m/s±0.2m/s、失水时间72h,混凝土的表面失水率不大于10%。有效保水率按(1)式计算,计算精确到1%:
(1)
式中:Q为养护剂有效保水率,%;为喷涂养护剂试件组平均水分损失量,g; 为基准试件组平均水分损失量,g。
2.抗压强度比
抗压强度比以每组涂养护剂的混凝土与基准混凝土同龄期抗压强度的算术平均值之比表示,按式()计算,计算结果精确至1%:
(2)
式中: ――抗压强度比,%;
S――基准混凝土的抗压强度,MPa;
――涂养护剂的混凝土抗压强度,Mpa。
抗压强度比是为了检验养护剂对混凝土的强度有无不利的影响,是对混凝土强度发展结果相对比较的参照指标。7d和28d抗压强度比大于90%为合格品,大于95%的为一等品。
3.干燥时间
按照规定用量将混凝土养护剂喷涂于混凝土表面,在温度23℃±2℃、相对湿度50%±10%、最低空气流动速度183m/min的条件下,用指压试膜表面时,如不再软粘,感觉发硬,则认为养护剂薄膜已干燥,干燥时间不得超过4h,12h后有人在上面行走时不应留下痕迹。
4.磨耗量
用磨耗量表示涂有养护剂的混凝土的耐磨性能,试验表明,涂养护剂的混凝土的磨耗量均略有降低,标准规定磨耗量不大于3.5kg/的为合格品,不大于3.0kg/的为一等品。
5.固含量
养护剂的固含量决定了其能否成为密封薄膜。试验证明,养护剂中固含量太少,脱水后不足以形成不透水的薄膜,不能起到应有的保水作用。标准规定,养护剂的固含量不小于20%。
6.浸水溶解性
将水泥混凝土养护剂按试验用量一次涂于150mm×300mm的塑料板上,待完全干燥后,浸入水中,水温为20℃±3℃,浸水时间为1h,观察膜是否溶解。如发生溶解,浸水溶解性判定为溶解,反之浸水溶解性判定为不溶。
7.成膜耐热性
按规定用量将养护剂涂于玻璃板上,待完全干燥后,放在65℃±2℃的烘箱内,恒温10min后观察是否出现熔化、变色现象。也就是指养护剂在炎热夏季太阳暴晒,表面温度65℃左右条件下,薄膜不熔化、流淌或变色时,为合格品。成膜耐热性差的养护剂不得在高温条件下的混凝土结构使用。
4.结束语
通过长时间的试验改进以及近年来在工程上的应用,可以看出,混凝土养护剂,施工方法简单易学,养护效果好,逐渐被施工单位认可,并且养护成本低,节省劳动力,带来了良好的经济效益和社会效益。但是使用养护剂时,选择合适的养护剂,正确掌握喷涂时间,喷涂方法以及养护剂的储存对混凝土养护的效果影响尤其重要。因此,还需要对养护剂进行改进研究。
参考文献:
[1] 覃立香,杨德坡.混凝土养护剂的发展及应用[J].国外建材科.1994(4)
[2] 国外混凝土养生剂应用技术.建筑技术,1989(8)
关键词:粉煤灰;高性能混凝土;质量控制;施工技术
高性能混凝土以其优越的易施工性、高强度性能、高耐久性和高的性价比,使得它在出现的短短几十年时间内得到大范围的推广和应用。高性能混凝土质量控制环节非常重要,它贯穿于混凝土的原材料选择、配合比设计、施工技术以及养护等各个环节,结合近年来粉煤灰高性能混凝土的施工总结分析其施工阶段的质量控制的关键点与控制措施:
1原材料的选择与质量控制
在混凝土配合比确定的条件下,粉煤灰高性能混凝土的组成材料品质直接影响到新拌和硬化后混凝土的各项性能。高性能混凝土对原材料的质量要求相对较高,在配合比设计阶段原材料的选择,应该通过材性试验,用性能指标来衡量原材料是否满足工程高性能混凝土的需求。
1.1水泥
水泥是混凝土的必要胶凝材料,对混凝土质量影响最大。而且高性能混凝土对水泥的品种、需水量、强度、细度等等都有相对严格的要求。在配制高性能混凝土时。合理控制水泥质量是达到混凝土要求的必要保证。工程实际生产阶段的水泥质量控制时间紧,几乎不可能做到各项性能全面检查。只能使用个别指标的试验检查和长期建立的对某个品牌的信任来实现对水泥质量的控制,这很不合理的。可以采取以下措施解决:在每批水泥进场时都必须进行抽检,进行抗压强度、抗折强度、需水量、细度、安定性和外加剂相容性试验,合格后方能使用。进场时,必须有质量证明书,并应对其品种、强度等级、包装、出厂日期等进行检查验收。
1.2骨料
骨料的强度、硬度、级配、洁净程度、粗细程度,粗骨料的粒径、粒形以及是否存在碱活性等都影响到高性能混凝土的各项性能。砂的含泥量大、石子中的针片状颗粒含量高,将使混凝土的需水量增大,石子的空隙率大,则为满足相同的工作性所需的砂浆量增大。这些均会对高性能混凝土的工作性、强度和耐久性产生不良影响。优等品砂的含泥量要求小于2.0%,优等品石子的针片状颗料含量要求小于15%,空隙率要求小于45%。高性能混凝土的石子要为连续级配,目的也是为了使石子获得较低的空隙率。粗骨料粒径不宜过大,否则将影响拌合物的钢筋通过性。即使不是在这些场合使用,粗骨料粒径过大也会增大拌合物中粗骨料的分层离析几率,也不利于混凝土泵送施工。
1.3混凝土掺合料
掺合料对改善混凝土密实性和耐久性、体积稳定性、抑制碱集料反应、改善工作性能都是十分有益的,是必不可少的重要组份。高性能混凝土浆体总量较大,如果胶结料只用水泥则会引起混凝土早期水化放热较大、硬化混凝土收缩较大,不利于混凝土的耐久性和体积稳定性,在胶结料中掺用优质矿物掺合料则可以克服这些缺陷。
2施工工艺与质量控制技术
高性能混凝土的施工过程控制涉及了材料计量、搅拌、现场工作性检查、运输、评定试件留置、浇筑、振捣、养护等工艺。按照混凝土生产施工流程进行详细分析研究如下:
2.1混凝土施工配合比控制
混凝土在施工前应有试验室签发的配合比通知单。施工中原材料有变化时,应重新申请试配。配合比通知单应附配套的砂、石、水泥、外加剂及配合比试块强度试验单。混凝土的坍落度严格按试验的坍落度标准控制,严禁随意增加水量。原材料计量应控制在允许偏差范围内。
2.2原材料的称量
原材料的称量精度要求高。经研究确定粉煤灰混凝土原材料的控制精度。每盘各组成材料计量结果的偏差控制要符合如下规定:水泥与掺合料±1.5%、粗骨料±2.0%、细骨料±1.5%、水与外加剂±1.0%。通过试配后确定的施工配合比,一经确定必须严格执行。现场骨料的含水量特别是细骨料含水量的变化将影响水灰比的变化,进而影响坍落度等。因此,骨料的含水率要每班测定,雨天要增加测定次数,骨料的含水率要从用水量中扣除。
2.3搅拌
生产和施工中要对搅拌进行严格的控制。搅拌混凝土前,应将搅拌筒充分润湿。加水前应先将干料拌匀30s,后加水进行搅拌,高效减水剂一般采用同掺法将其溶于水一同加入,搅拌的时间应不少于2min。对高效减水剂的掺加可采用分次掺加法,做法是在拌合物出机前掺入一部分高效减水剂,到工地卸料前再加入其余高效减水剂,并在加入高效减水剂后继续搅拌至少lmin后卸料。分次掺加法有利于减小坍落度损失,尤其适用于混凝土运送距离较远的工程。
2.4浇筑与振捣
浇筑前,必须对欲浇筑混凝土的工作性能进行测定,在确保其工作性能时方能浇筑。混凝土拌合物的布料,应尽量垂直落下到浇筑地点中央,尽量避免再次搬动使混凝土产生离析,拌合物自由下落的高度不大于1.5m,以防止在下落过程中拌合物离析。混凝土拌合物不可直接落到钢筋和其他预埋件上以免产生离析。混凝土的振捣。混凝土搅拌完毕后总是含有相当数量的分散在集料空隙中的空气泡。
3拆模与养护
3.1拆模
一般是混凝土在早期阶段最后的一道工序。一方面较快拆模可使模板周转使用率提高,降低建筑造价;但另一方面已经知道有些混凝土结构由于在未达到足够强度之前拆模而造成毁坏的后果,导致混凝土面粘模,缺棱掉角。一定要等到混凝土的强度足以承担自重和外加施工荷载所产生的应力时,方能拆模。同时,混凝土还应该具有一定的硬度,以便在拆模或者进行其他施工操作时,表面不致受到损害。
3.2养护
养护指混凝土拌合物经密实成型后,保证水泥能正常完成早期水化反应,以使获得预定的物理力学性能和耐久性能所采取的工艺控制措施。养护是获得优质混凝土的关键工艺之一,当表层混凝土迅速干燥到相对湿度80%以下,水泥水化停止,混凝土各项性能受到损害。做好混凝土成型压光和覆盖浇水养护,防止混凝土出现裂缝。养护一般采用草帘或麻袋覆盖,并经常浇水保持湿润,养护期视水泥品种和气温而定。养护期在最初三天内白天每隔2h浇水一次,夜间至少两次;以后每昼夜至少浇水四次;干燥和阴雨天适当增减。
4结语
对粉煤灰高性能混凝土的应用质量控制技术进行研究,提出在混凝土的生产与施工过程中的各项质量控制措施。对混凝土的原材料质量严格控制、控制搅拌与运输、浇筑与振捣控制、拆模与养护控制等施工的各个环节进行研究分析,制定应用控制措施。
参考文献
[1]赵世壮.高性能混凝土质量控制和强度评定的试验研究[J].西安建筑科技大学学报,2006,(3):24―38.
膨胀混凝土是指利用特定的工业技术或添加剂使混凝土产生膨胀的现象。这种技术有效地提升了建筑结构施工中的施工质量,减少了建筑材料。但是,如果这种膨胀现象没有保持在规定限度内就可能使得施工质量受到影响。因此,研究膨胀混凝土施工技术对新时期建筑结构施工有着极为深刻的现实意义。
一、膨胀混凝土的材料特点
膨胀混凝土施工技术在建筑结构施工中具有极为明显的作用,因此,对膨胀混凝土材料加以研究,对建筑行业来说极为必要。
1.膨胀混凝土材料。膨胀混凝土是在混凝土中按照一定比例添加ZY 膨胀剂,引起混凝土中水泥材料的化学反应而得到的一种新型施工材料。实践证明,膨胀混凝土材料的膨胀效应能够有效地解决混凝土开裂现象。在添加ZY 膨胀剂的过程中,值得注意的是,不同量的膨胀剂能够使混凝土获得不同大小的收缩力和预压力,因此,ZY 膨胀剂的添加量应按具体施工结构而定。
(1)膨胀混凝土分补偿收缩混凝土和自应力混凝土两大类。前者指在有约束的条件下,由于膨胀水泥或膨胀剂的作用能产生0.2 MPa~0.7 MPa自应力的混凝土;自应力混凝土是指在约束的条件下,由于膨胀水泥或膨胀剂的作用能产生2.0MPa~8.0MPa自应力的混凝土。膨胀混凝土除具有补偿收缩和产生自应力功能外,还具有抗渗性强、早期快硬、后期强度高(或超过100MPa)、耐硫酸盐能好等特点。
适用于地下、防水、贮罐、路面、屋面、楼板、墙板、管道、接缝、锚固、大跨与高层建筑、水利工程、海水工程、冬季施工工程、抢修工程等。
(2)混凝土膨胀剂是指与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石、钙矾石和氢氧化钙或氢氧化钙,使混凝土产生膨胀的外加剂。混凝土膨胀剂分为三类:一是硫铝酸钙类混凝土膨胀剂是指与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石的混凝土膨胀剂。二是硫铝酸钙―氧化钙类混凝土膨胀剂是指与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石和氢氧化钙的混凝土膨胀剂。三是氧化钙类混凝土膨胀剂是指与水泥、水拌和后经水化反应生成氢氧化钙的混凝土膨胀剂。
2.ZY 膨胀剂性能特点。ZY 膨胀剂是土建工程中常用的混凝土添加剂,在土建工程中的应用十分广泛,如果不能对其使用效果和材料特点有直观的了解是无法合理应用的。经过调查研究,ZY 膨胀剂具有以下几个特点。
(1)膨胀效果显著。与常用的UEA 膨胀剂相比,ZY 膨胀剂能够获得更大的膨胀效果,6%的掺合度就能使混凝土增加0.3~0.8 的自应力值,对提高混凝土的收缩力、改善混凝土开裂现象具有极为显著的效果。
(2)ZY 膨胀剂中含碱量低。混凝土中如果掺入过量的碱就会产生骨料反应,这将严重影响混凝土的使用效果。而ZY膨胀剂中含碱量比较低,能够保证混凝土在添加膨胀剂后的实用性。
(3)ZY 膨胀剂的价格低。土建工程中对材料的需求极为庞大,材料单价极为细小的波动都会使得建筑工程的成本大幅增大,而ZY 膨胀剂不仅使用效果显著,其购买价格也较于其他型号的膨胀剂低廉。
(4)ZY 膨胀剂的适应能力更强。建筑结构施工过程中在选用混凝土膨胀剂时,会有限考虑膨胀剂的适应能力,包括对坍落度的敏感度、与其他建筑材料的契合度等。实践证明,ZY 膨胀剂在使用过程中能够极大程度地与水泥等建筑材料良好的契合,同时对混凝土坍落度没有影响,这种高适应力使得ZY 膨胀剂在建筑结构施工中的使用率不断增加。
3.工作原理。混凝土在添加膨胀剂后会产生化学反应从而使得混凝土出现膨胀的现象。这就能够在一定程度上提升混凝土的受压力以及约束钢筋的受拉力。调研表明,混凝土的预压应力与混凝土的限制膨胀率成正比例关系, 这就说明,调整膨胀剂的含量就能够调整混凝土的预压应力,从而提高土建工程的施工质量。
二、膨胀混凝土施工技术
1.膨胀加强带的设置。“无缝设计”是理想状态下的混凝土使用效果,实际施工中出现的概率极小,因此,在建筑结构施工中通常均采用膨胀混凝土为基本建筑材料,采用加强带的施工形式来基本实现无缝施工。在设置膨胀加强带的施工中,可以在加强带的两端设立防护网,这样就能使混凝土渗入的现象得到有效地解决。同时,施工过程中必须要根据施工具体情况来进行混凝土配比, 合理适量地添加ZY 膨胀剂。只有保证膨胀混凝土的使用规格达到标准,才能从根本上保证施工的质量。结合实际建筑结构施工中顶板与加强带对膨胀混凝土的规格要求得出下表。
表1 膨胀混凝土配合比
2.钢筋绑扎施工注意事项。因施工需要或加强带对工程的承重力不同,在膨胀加强带的个别部分中要进行钢筋绑扎施工用以提高膨胀加强带的温度应力。施工中要保证绑扎的钢筋要与加强带保持垂直,同时绑扎间距要适当大于水平结构的绑扎钢筋。其次,还要适当延伸钢筋的补偿距离。一般建筑结构施工中均将补偿钢筋延伸到膨胀混凝土加强带两端。
当然,建筑结构施工中可按实际施工要求对补偿钢筋的施工技术进行微量调整, 但主要施工技术要求必须得到保证,这也是保证工程施工质量的重要手段。
3.膨胀混凝土施工。在建筑结构中应用膨胀混凝土材料的过程中应以施工实际情况以及相关行业规定为标准,对水泥、石灰、膨胀剂、外加剂的使用量应严格按照相关标准进行配比。只有保证施工材料的实用性才能为提高施工质量提供保障。同时,膨胀混凝土的其他施工流程上也有一定的规范。
事实证明,任何一项施工流程或施工技术的提出和推广都是经过大量的实践使用实例证明出来的, 是有一定的科学性的,按照必要的施工流程和技术规格进行施工是每一个施工团队都应遵守的行业准则。
(1)混凝土搅拌。混凝土的搅拌和浇筑工程具有一定的技术性,无论是原料的配比还是搅拌时间都在一定程度上影响着膨胀混凝土的使用效果。其次,搅拌仪器的不同或建筑原料配比不同都会影响搅拌时间。例如,自落式搅拌机进行没有添加剂的混凝土的搅拌时, 其搅拌时间应提高三十秒。而采用强制式搅拌机则增加十秒以上即可。因此,在进行混凝土搅拌施工时应按照施工方自身的实际情况进行适量的调整,以此增加混凝土的实用性,保证建筑施工质量。
(2)养护施工。膨胀混凝土的养护施工在建筑结构施工过程中极为重要,必要的膨胀混凝土养护施工是防止工程出现二次伤害的有效手段,同时,对施工完成的部位进行膨胀混凝土养护也是延长建筑使用寿命的重要措施。养护施工要在膨胀混凝土硬化三至四小时后、在顶板筑堰蓄水4 cm 处进行,养护施工要维持在15 小时以上。另一方面,在养护施工完成后中还应做好防晒保护工作,否则工程一旦出现长时间暴晒就会出现膨胀混凝土的膨胀度受到破坏或出现缝隙等现象。
三、总结
近年来我国的建筑行业得到了巨大的发展,各种新型施工技术以及施工材料不断涌入建筑市场,虽然这在极大程度上提高了建筑施工质量,节省了建筑成本,但不合理地使用也使得劣质建筑不断出现。为提高建筑结构工程施工质量,本文对膨胀混凝土的材料特点及施工技术进行了分析,希望能够为膨胀混凝土施工提供技术支持。
参考文献:
[1]宋东辉.膨胀混凝土施工的关键[J].科技信息,2012,(8).
关键词:混凝土;裂缝;原因;控制
随着社会的发展和城市建设步伐的加快,混凝土在城市建筑施工中的应用越来越广泛。但是,由于混凝土是一种脆性材料,早期强度低,施工过程中极易出现裂缝缺陷,影响建筑结构的整体性和耐久性,特别是住宅工程楼板的裂缝发生后,往往会引起投诉纠纷以及索赔等。如何更好地预防混凝土裂缝的产生,保证施工工程的质量,是工程界普遍关注的问题。
一. 钢筋混凝土梁裂缝产生原因
探究裂缝产生的原因,有针对性的采取措施,其实很多裂缝是可以克服和控制的。事实上,混凝土裂缝产生的原因非常复杂而繁多,有时甚至有多种因素共同影响。对混凝土裂缝的产生因素,大体可有以下几种:
(一)收缩引起裂缝
在工程实际中,混凝土因收缩引起裂缝是最常见的。这类收缩可分为两个阶段。在混凝土浇筑后,水泥水化反应剧烈,分子链逐渐形成,水分急剧蒸发,混凝土失水收缩,这是第一个阶段。在混凝土结硬以后,因其表层水分损失快,内部水分损失慢,因此产生表面收缩大,内部收缩小的不均匀收缩,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土承受的拉力超过其抗拉强度时,便产生裂缝,这是第二个阶段。
混凝土收缩引起的裂缝大部分属表面裂缝,裂缝宽度一般较小,且纵横交错,呈龟裂状。虽然这种裂缝一般较细较浅,但对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。要控制此类裂缝,施工时应做到严格控制水灰比,确保振捣密实等,尤其要注意加强养护条件,以及正确掺入外加剂。
混凝土的早期养护,主要目的在于:一方面使混凝土免受不利温度与湿度变形的侵袭,防止有害收缩;另一方面使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂要求。
例如使用减水防裂剂,可起到以下作用:改善水泥浆稠度,减少混凝土泌水,减小收缩变形;增强水泥浆与骨料的粘结力,提高混凝土抗裂性能;提高混凝土抗拉强度和抗裂性能;改善混凝土和易性,表面易抹平,减少水分蒸发。
许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能,应在工程实践中多进行试验对比研究,以确定合理的外加剂类型及掺量。
(二)冻胀引起裂缝
当气温低于0℃时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,游离的水转变为冰,体积膨胀,混凝土产生膨胀应力,导致裂缝出现,并使混凝土强度降低。
冬季施工时,采用电加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌和时掺入防冻剂等,都可有效防止冻胀裂缝的出现。
(三)基础变形引起裂缝
由于基础的变形,使结构中产生附加应力,当超出混凝土结构的抗拉强度时,便可导致混凝土出现裂缝。要避免此类裂缝,应切实掌握地质情况,深入进行地质勘察,以及严密监控基础变化,采取相应措施防止基础变形。
(四)施工不当引起裂缝
在结构混凝土浇筑及预制构件制作、吊装、运输的过程中,若施工工艺不合理,施工质量低劣,容易出现各种各样的裂缝,如:
已绑扎的上层钢筋受到踩踏,使钢筋保护层过厚,导致构件有效高度减小,形成方向与受力钢筋垂直的裂缝;施工时拆模过早,导致混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝;现浇混凝土模板支架刚度不足,浇筑混凝土后支架发生不均匀沉降,导致混凝土出现裂缝;混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不当,致使新旧混凝土施工缝处出现裂缝;对装配式结构,悬臂过长,运输中受到剧烈碰撞,吊装点位置不当等,均有可能使混凝土产生裂缝;混凝土振捣不密实,不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,成为裂缝的起源;混凝土搅拌、运输时间过长,引起坍落度过低,致使出现收缩裂缝;混凝土养护环境达不到要求,致使表面出现不规则的收缩裂缝。
(五)荷载过大引起裂缝
混凝土结构在设计时均有其特定的承受荷载限制,如果结构承受过大负荷,超出其允许范围,则极易产生裂缝,这种裂缝往往是混凝土结构破坏的开始,如果没有引起足够重视,甚至可能带来灾难性的后果。
在设计阶段,结构设计时荷载漏算,计算模型不够合理,受力假设与实际情况不符,配筋计算有误,设计断面过小等等都有可能使结构混凝土产生裂缝。
在施工阶段,过多地堆放施工机具材料,对预制结构不考虑其结构受力特点随意翻转起吊,不按设计图纸进行施工,擅自更改结构施工顺序等等,也很有可能使结构混凝土产生裂缝。
在使用阶段,承受的荷载超出设计范围,受到剧烈碰撞,发生大风、地震等,都极有可能使结构混凝土产生裂缝。二. 裂缝的控制措施
设计方面
① 在建筑设计中对于处于约束状态下的结构,没有足够的变形余地时,应采取的有力措施防止裂缝发生,对于结构完全处于自由变形无约束状态下,有足够变形余地时亦应采取措施防止裂缝。
② 设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时,应充分考虑采用加强措施。
③ 积极采用补偿收缩混凝土技术在常见的混凝土裂缝中,有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝,可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩,实践证明,效果是很好。
④ 重视对构造钢筋的认识在结构设计中,设计人员应重视对于构造钢筋的配置,特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。
材料选择和混凝土配合比设计方而
① 根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级,尽量避免采用早强高的水泥。
② 选用级配优良的砂、石原材料,含泥量应符合规范要求。
③ 积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份,可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。
④ 正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。
现场操作方面
① 浇捣工作
浇捣时,振捣捧要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。
② 混凝土养护
在混凝土裂缝的防治工作中,对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护,对于大体积混凝土,有条件时宜采用蓄水或流水养护。
③ 混凝土的降温和保温工作
对于大体积混凝土,施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施(埋设散热孔、通水排热等),避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后,应采取必要的蓄水保温措施,表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护,以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。
④ 避免在雨中或大风中浇灌混凝土
⑤ 对于地下结构混凝土,尽早回填土,对减少裂缝有利。
【关键词】建筑工程;钢筋;混凝土;施工;注意问题
钢筋的混凝土在施工方面是整个建筑工程施工的重要分支,由于建筑具有较为复杂的施工条件限制,致使施工出现多重困难与问题,经常出此案裂缝与渗漏等主要问题。因此,混凝土的工程质量影响着钢筋建设的结构,还包括对建筑的承载力与耐压力。这些都是施工质量的重要参数,而施工的细节有决定着建筑的整体性与质量。只有混凝土保证施工的均匀度,才能减少施工问题的出现,进而保证工程建设的完整性与可靠性,并达到施工对质量的要求。
一、钢筋混凝土在施工中应该注意的多个问题
(一)框架结构的问题
1.钢筋捆扎的注意事项。建筑的柱子在施工中要与墙体之间用钢筋完成捆绑工作,但要有专业的施工人员去校准,并要确保弯钩的弯度为135度,同时要钩住其在水平方向、竖直方向上的钢筋。然而,梁筋比较容易受弯钩的弯曲程度影响,所以要确准它的位置。对于竖直方向的钢筋经常出现偏位的问题,为了校准其位置,在底部加设箍筋,用电焊的形式将其固定,并调整筋的位置使其产生均匀的间距,防止钢筋随时产生移位,影响建筑框架的结构。
2.混凝土的规范施工问题。根据国家对混凝土的结构施工要求,需要对抗震进行周密的设计,并保证各项施工的技术达到相关的要求。在规范的施工中,钢筋的配量与防震的等级之间具有直接的关系,对紧密区涉及实施高标准的配箍率,在选择截面的形式时必须保证合理性。因此,在实际的施工中,混凝土的结构一定要保证规范的施工。它对柱的构造、定量的构架等,都有施工质量的要求。只有规范的施工,才能提升工程的质量。
3.注意钢筋、混凝土的结构。工程的钢筋、混凝土在结构上,承载着建筑的重力。其中包括:薄壳的结构、板模结构以及现浇结构等,构成了钢筋、混凝土的整体结构。钢筋在结构中承载着建筑的拉力,而混凝土在结构中承载着建筑的压力。因此,只有使结构兼具耐压、稳固等优良特性,才能为工程在结构上提供可靠的质量保障。它的结构通常有:整体式、装配式两种。前者需要在工程的建筑现场增加模板、钢筋,利用混凝土浇岛而成;后者是利用事先制作好的匹配构件拼装而实现的。所以,要在施工中注意钢筋、混凝土的结构。
(二)混凝土的材料控制问题
在建筑工程的实际施工现场,应控制好混凝土的材料。只有通过控制器材料的质量,才能解决现有的施工问题。对混凝土的材料实施控制主要是:水泥与外加剂,必须要保证合理的配比。对于水泥而言,应将在进工程现场的初期检查其种类、等级、批号以及包装的日期,对于出厂日期已超过三个月以上的水泥,实施二次复检的排查工作,进而保证水泥基础材料的质量;而外加剂的控制,需要依照国家的规定实施质量的控制工作。对于外加剂的作用主要是在冬季条件下,提升混凝土的前期施工强度,并在炎热气流下,滞后混凝土凝固的时间,为浇筑工作提升和易性与方便性。
(三)混凝土的搅拌问题
在施工的混合、复杂条件下,混凝土在实施搅拌工序之前,会利用水润湿搅拌机的内壁。在搅拌的初期,应将石子材料的使用量降半,以免由于砂浆造成损失。在搅拌后期清理混凝土材料时,应尽可能的清净,这是混凝土对搅拌的基础要求;在投料方面,正确的顺序为先投放砂石,在注入水泥与砂石的混合物,最后实现搅拌的工作;在搅拌的时间控制方面,应该先稀释外加剂的浓度,在搅拌到要求的时间半数之后,再次投放外加剂的溶液,并持续搅拌到设定的时间为止。而对于不同材质的混凝土材料,其加班的投放方式与时间都存在差异性。因此,应注意混凝土的搅拌细节,避免出现搅拌的诸多问题。
(四)钢筋、混凝土的养护问题
在钢筋、混凝土的施工工序中,对其实施养护是重要的工序之一。若对施工部及时的实施养护,或由于养护的方法不当都会带来很严重的施工问题,进而导致其表面出现裂缝与硬化的现象。主要是在夏季裂缝表现的极为明显,因而在不养护的条件下其强度会下降很大的幅度。因此,对于养护问题应采取有效的办法,通过塑膜对混凝土的表面进行封闭式的养护;或采用喷养护液的办法达到养护的目的;亦或是利用浇水的形式使混凝土的表面保持湿润的状态,并且至少需要一周的时间。故此,对钢筋、混凝土实施养护最应注意的重要施工问题。
二、面对施工问题的解决方案
在建筑工程的施工操作中,面对以上诸多的注意事项,最佳的解决方案是:合理的使用施工的模板、以及加强改善钢筋、混凝土的框架结构。对于解决方案的实施,基于施工结构的复杂、多样性,致使模板的施工直接影响了工程的质量。而实施密集的钢筋排列施工,会对现场的施工造成很大的作业难度,不利于进行捆扎等作业方式。通过实践的总结,模板的构件应经过准确、精细的计算,以最优化、合理化的原则对模板实施使用。另外,在施工中不仅要加强设计的工作,还要同时改善其钢筋、混凝土的工程框架结构,以此避免其结构在构造上出现不合理的现象,进而使柱表现为长短不一,极其影响混凝土等结构的安全性。因而,在建筑的整体施工中,对于结构中带有外立窗的框架,应及时增设实现窗连接的梁,提升其结构的稳定性能。若是构建较大跨度的混凝土结构,会涉及较大面积的柱网,因而应适宜的增加钢筋在混凝土中的数量,同时提升钢筋的配率,也是增强结构稳定性的解决策略。
总结:
由于在建筑工程中表现出众多的钢筋、混凝土问题,为了工程的安全与稳定之见,应通过建筑企业在部门之间进行协调,并运用当前国家严格规定的施工标准,去规范施工的各项操作,以从根源上解决施工问题。在注意事项中,要对问题进行有效的解决与防范措施,将施工的工作细化,及时关注施工问题为工程带来的质量影响。只有合理运用施工材料与模板,进而加强与稳固钢筋、混凝土的施工结构,使钢筋与混凝土的使用具有一定的适宜性,保证高质量的完成工程的施工任务。
参考文献:
[1]许宗有.建筑工程中钢筋混凝土施工应注意的问题[J].中国高新技术产业,2011,10(16):155-156.
[2]孙晖.建筑工程中钢筋混凝土施工应注意的问题[J].科学论坛,2011,4(25):1-2.
[3]程昌明.关于建筑工程中的钢筋混凝土施工问题探讨[J].江西建材施工技术,2014,4(16):72.
Abstract: The sea reclamation in the coastal area is continuously expanding, the concrete structure in the construction of the high-rise buildings is more and more complex, the application of large volume concrete is becoming more and more extensive. Cracks in the concrete construction process are extremely common, and the degree of these cracks is different, its forms are various, especially, the mass concrete construction is more prominent. The cracks in the concrete may affect the integrity and durability of the building. So, for the construction of mass concrete, how to solve the problems of prevention and control for the mass concrete crack is a top priority.
关键词: 温度裂缝;基础底板大体积混凝土;结构整体性和耐久性
Key words: temperature crack;mass concrete of foundation slab;structural integrity and durability
中图分类号:TU755 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)24-0182-02
1 课题研究背景
沿海地区填海造陆不断扩展,高层建筑建设中混凝土结构越来越复杂,大体积混凝土的应用日益广泛。当前裂缝在混凝土施工中已经极其常见,尤其是在大体积混凝土施工中更是屡见不鲜。由于混凝土中出现裂缝可能会危机整个建筑物的质量安全,因此很多学者都纷纷致力于研究如何解决好大体积混凝土裂缝的预防和控制问题,以期更高效安全地开展工程建设。
2 主要研究内容
本课题旨在研究基础底板大体积混凝土裂缝控制技术在混凝土施工中的应用。对应项目是平潭协和医院(一期)工程项目。结合平潭协和医院基础底板大体积混凝土施工情况,指出了大体积混凝土施工的难点在于防止混凝土表面裂缝的产生。分析了大体积混凝土裂缝产生的原因,并从材料选用、施工措施两方面提出了大体积混凝土裂缝控制的措施,保证了大体积混凝土的施工质量。
研究内容有以下方面:大体积混凝土裂缝产生的原因;大体积混凝土裂缝控制措施。
3 工程概况
福建某三甲医院位于吹砂填海的场地环境中,总建筑面积154310.62m2,主楼17层约80m高,设二层地下室。本工程基础部分为桩-筏基础,承台混凝土厚为:1400mm-2500mm,地下二层底板混凝土厚600mm,共计17757.69m3。在《大体积混凝土施工规范》(GB 50496-2009)中对大体积混凝土有如下规定:混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土为大体积混凝土。本工程承台混凝土属于大体积混凝土。由于大体积混凝土施工具有水化热高、收缩量大、容易开裂等特点,本工程混凝土施工的一大难点就是地下室承台大体积混凝土浇筑。大体积混凝土施工重点主要是将温度应力产生的不利影响减少到最小,防止和降低裂缝的产生和发展。
4 大体积混凝土裂缝产生原因
大体积混凝土施工的主要技术难点是防止混凝土表面裂缝的产生。大体积混凝土因为截面大、水泥的用量大、内外温差大、温度收缩应力大、水泥水化释放大量的水化热,其温度变化较大,再加上混凝土的导热性能较差,外部热量散失较快,而内部热量不易散失,使得混凝土各个部位之间的温度差越来越大,从而产生较大的温度应力,导致了温度裂缝的出现。这类温度裂缝主要有两种:表面裂缝和贯通裂缝。这两种裂缝程度不同,但都会危机混凝土的质量,属于有害裂缝。依据大体积混凝土施工规范,做好大体积混凝土测温记录、大体积混凝土养护,是保证大体积混凝土施工质量的关键因素。
5 大体积混凝土裂缝控制措施
由于温差的作用混凝土施工中裂缝在所难免,但裂缝并不是完全没有办法预防和解决的,比如采用掺加粉煤灰等手段就可以一定程度上降低混凝土的温差,一定程度上减少裂缝出现的可能性,具体而言,大体积混凝土裂缝控制措施主要包括如下几个方面:
5.1 降低水泥水化热
由于混凝土的热量大部分来自水泥水化热,所以采取有效措施降低水泥水化热,能够有效降低混凝土的热量,具体应做到以下方面:一是尽量选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土;二是科学合理设计混凝土配合比;三是选用适宜的骨料;四是选用中粗砂,改善混凝土的和易性等。此外,还应该安排专人负责测量塌落度,确保塌落度始终处于合理范围内。
5.2 降低混凝土入模温度
浇筑大体积混凝土时应选择较适宜的气温,本工程地下室大体积混凝土施工集中于11月至次年2月,避开了夏季高温炎热天气,有利于减少温度裂缝。掺加相应的缓凝型减水剂以降低混凝土的入模温度;在混凝土入模时, 还可以采取强制通风措施,加速模内热量的散发。
5.3 加强施工中的温度控制
在混凝土浇筑之后,做好混凝土的保温保湿养护,以使混凝土缓缓降温,充分发挥其徐变特性,减低温度应力。由于平潭地区冬季风力较大,为了避免出现急剧的温度梯度变化,当气温较低时应采取措施保温覆盖。同时合理确定拆模时间,加强测温和温度监测。混凝土内外温差应控制在25℃以内,混凝土表面温度与大气温度差应控制在20℃以内,并及时调整保温及养护措施,使混凝土的温度梯度和湿度不致过大,以有效控制有害裂缝的出现;合理安排施工程序,混凝土在浇筑过程中应均匀上升,避免混凝土堆积高差过大。
5.4 提高混凝土的抗拉强度
提高混凝土的抗拉强度具体应做到以下方面:一是在混凝土拌制时必须严格控制砂、石的含泥量,将石子含泥量控制在1%以下,中砂含泥量控制在2%以下,减少因砂、石含泥量过大对混凝土抗裂的不利影响;二是改善混凝土施工工艺,可采用二次投料法、二次振捣法、浇筑后及时排除表面积水和最上层泥浆等方法;三是加强早期养护,提高混凝土早期及相应龄期的抗拉强度和弹性模量;四是在大体积混凝土基础表面及内部设置必要的温度配筋,以改善应力分布,防止裂缝的出现。
5.5 掺加适当的外加剂,以增加混凝土的抗裂性能
本工程地下室大体积混凝土经试验试配后选择掺加SY-KS多功能抗侵蚀防腐剂,SY-R防腐蚀阻锈剂,SY-T复合纤维抗裂剂作为外加剂,以保证混凝土的抗裂性及耐久性。
SY-KS型多功能抗侵蚀防腐剂掺入混凝土后,能提高混凝土的抗裂性、护筋性、耐侵蚀性、抗冻性、耐磨性以及抗碱-骨料反应性能,从而达到有效提高混凝土结构耐久性,是保证或延长混凝土结构工程的服役年限和寿命的首选耐久性外加剂。
SY-R防腐蚀阻锈剂能够有效抑制混凝土中钢筋或其他预埋金属物锈蚀,使混凝土更加密实,减少裂缝,从而达到很好的防腐阻锈效果,同时可抑制混凝土的碳化,提高混凝土的耐久性。适用于普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,与常用掺合料与常用减水剂有较好的相容性。
SY-T复合纤维抗裂剂是将高效微膨胀抗裂剂、高强阻锈纤维、特效增强剂等多种功能组分复合而成的特效混凝土外加剂;多种功能材料在提高混凝耐久性能方面取长补短,产生超叠加效应,能有效提高混凝土耐久性。
经试配试验,确定三种外加剂掺量分别为SY-KS型多功能抗侵蚀防腐剂掺量为24kg/m3、SY-R防腐蚀阻锈剂掺量为15kg/m3、SY-T复合纤维抗裂剂掺量为24kg/m3。
6 效应证明
中国中铁航空港建设集团有限公司负责的平潭协和医院项目地下室混凝土施工过程中使用了大体积混凝土裂缝控制技术,并取得了可观的经济效益,主要体现在:
6.1 经济效益方面
大体积混凝土裂缝控制技术在混凝土浇筑中的应用技术研究,能够达到施工方便,保证施工质量,加快施工速度,提高工作效率,节省人力成本,从而降低工程造价的预期效果。
节省人工费、机具租赁费、材料费、缩短工期带来效益:
缩短工期合计按30天计算。
人工费节约:30天×30人×200元/天=180000元。
机具租赁费:30天×20000元/天=600000元。
材料费:30天×4000元/天=120000元。
合计:90万元。
6.2 环保和节能效益方面
①环保方面:用该科研技术施工不会产生污染环境的废弃物,无毒、无刺激性,不会损害工人身体。施工现场严格控制人为噪音,进入施工现场不得高声叫喊、限制高音喇叭使用,最大限度的减少扰民。施工噪音遵守《建筑施工场界噪音限值》(GB12523―90)。
②节能方面:做好混凝土养护工作,夏季采取蓄水法进行保温养护,冬季采取覆盖草帘垫及塑料薄膜法进行保温。每天施工完后及时将未覆盖的材料临时覆盖,以防夜间被雨淋湿。综合能耗比一般施工方法降低20%左右。
6.3 社会效益方面
平潭协和医院地下室大体积混凝土工程无论是施工进度,还是施工质量,均处于较高水平,确保了该工程顺利、圆满竣工,取得了良好的社会效益。
本工程大体积混凝土采用温控施工技术,在大体积混凝土材料的选用、配合比优化、拌制、运输、浇筑、保温养护及施工过程中混凝土浇筑内部温度和温度应力的监测等环节,采取了一系列的技术措施,并在施工过程中多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结,结合多种预防处理措施,有效地控制和避免了大体积混凝土裂缝的产生,保证了本工程地下室主体结构混凝土工程的施工质量。
7 推广应用前景
该工程为同类项目积累宝贵的施工经验,其成果具有重要的理论意义和工程实用价值,为以后工程中类似问题的解决积累了大量的宝贵的实践经验,有着很广阔的应用前景。
8 成果总结
大体积混凝土因为截面大、水泥的用量大、内外温差大、水泥水化释放大量的水化热,将会产生较大的温度变化,从而产生了温度裂缝,使大体积混凝土施工质量得不到保证。
本工程大体积混凝土采用温控施工技术,在大体积混凝土材料的选用、配合比优化、拌制、运输、浇筑、保温养护及施工过程中混凝土浇筑内部温度和温度应力的监测等环节,采取了一系列的技术措施,并在施工过程中多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结,结合多种预防处理措施,有效地控制和避免了大体积混凝土裂缝的产生,保证了本工程地下室主体结构混凝土工程的施工质量。
参考文献:
[1]周国强,肖文,李古暄.大体积混凝土配合比设计与综合温差控制技术[J].施工技术,2005(05).
【关键词】公路工程;混凝土裂缝;防治
引言
混凝土因其原料丰富,价格低廉,生产工艺简单,同时抗压强度高,耐久性好,强度等级范围宽等特点,成为公路工程最普遍的建筑材料之一。然而,由于混凝土施工不当及其在荷载或温湿度作用下会产生变形的特点,导致公路工程易于损坏,出现裂缝。公路工程中裂缝的出现,影响了公路的质量及使用寿命,使交通安全存在隐患,甚至危害到人身安全。要想控制公路混凝土裂缝的产生,就必须对其形成原因进行全面的分析、总结,以便施工中做出行之有效的控制方法,保证工程的质量。
一、公路工程施工中混凝土裂缝的类型
1.塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快产生收缩而出现的裂缝。这种裂缝受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。较短的裂缝一般长20~30cm,较长的裂缝可达2~3m,宽1~5mm。混凝土中蒸发和吸收水分的速度越快,塑性收缩裂缝越容易产生。
2.沉降型收缩裂缝
沉降型收缩裂缝主要有两种:一种是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍(如钢筋、模板)而产生的,在施工过程中如果模板绑扎的不好、模板沉陷、移动时会出现此类裂缝;二种是由于结构地基土质不匀、松软或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,裂缝呈梭形,其走向与沉陷情况有关,一般沿与地面垂直或呈30~45°角方向发展,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位,裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。
3.温度裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质,主要特征是随温度变化而扩张或合拢,混凝土浇筑后,聚积在内部的水泥水化热不易散发,造成混凝土的内部温度升高,而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差,较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝士表面就会产生裂缝。这种裂缝多发生在混凝土施工中后期,在进行蒸汽养护或冬季施工措施不当,混凝土骤冷骤热,内外温度不均,易出现裂缝。
4.人为导致的裂缝
A.使用不合格的原材。混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格,可能导致结构出现裂缝。
B.施工工艺不过关。在钢筋混凝土结构浇注、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理,施工质量低劣,可能产生各种形式的裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现裂缝。
C.养护不到位。混凝土养护,特别是早期养护质量与裂缝的关系密切。早期表面干燥或早期内外温差较大更容易产生裂缝。
二、公路工程施工中混凝土裂缝形成的原因
1.设计问题
设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形,采用的混凝土等级过高,造成用灰量过大,对收缩不利。设计结构对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝(偏心、应力过大)等,构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中,构造处理不当等因素容易导致砼开裂,设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板)。
2.材料质量问题
材料问题主要是所选的材料不符合其质量要求。公路工程中的偷工减料,混泥土所选材料的不合格,是路面出现裂缝的一个重要原因。
A.砂石含泥量超过规定,不仅降低混凝土的强度和抗渗性,还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝;
B.拌和水及外加剂不合格。采用海水或含碱泉水拌制混凝土,或采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有影响;
C.水泥强度不够,受潮或者超期等。所选水泥不符合国家现行标准《普通硅酸盐水泥》(GB175-92)、《矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》(GB1344-92)。
3.施工工艺问题
混凝土是一种人造混合材料,其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能是裂缝产生的直接或间接成因。模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都可能造成混凝土开裂。施工过程中,钢筋表面污染,混凝土保护层太小或太大,浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。
三、公路施工中混凝土裂缝的防治对策
混凝土表面裂缝易发展成破坏性裂缝,对建筑结构的危害是巨大的,对混凝土裂缝的检查和处理工作十分困难。预防混凝土裂缝,必须对原材料、浇筑过程、养护和表面保护进行严格控制,防止混凝土早龄期表面裂缝的发生。
1.严格控制原材料,减少混凝土自身收缩
科学设计配合比,确定适且的水灰比、水泥用量、砂率。大体积混凝土配比设计要考虑选用适宜的掺和料和缓凝减水型外加剂,减少混凝土单位用水量,降低水泥早期水化热。水泥使用前应进行检测,细骨料宜选用中砂,细度模数控制在2.4-3.0,粗骨料级配应合理,减小粗骨科空隙率,在满足施工要求前提下,粗骨料最大粒径尽量增大,以节约水泥,提高混凝土密实度。
2.加强施工过程的控制
拌制混凝土时,必须严格遵守实验室签发的配料单进行配料,水、水泥、砂、石子均应以重量计,不得以车、锨数计量;高温季节应控制好混凝土浇筑时间;降低混凝土浇筑温度,运输时对运输车进行遮阳防晒和保温措施;混凝土浇筑仓面要遮阳,减少混凝土冷量损失;在混凝土初凝前进行二次抹压,消除因混凝土干缩。混凝土浇筑时应防止离析现象,振捣应均匀、适度;加强混凝土温度的监控,及时采取防护措施。
3.养护和表面保护
浇筑完毕12h后即可开始养护,养护时间不得低于14d。高温季节和重要部位应适当加长养护时间,并用保水材料覆盖。严禁阳光直射新浇混凝土表面,充分养护是防止混凝土干缩裂缝的重要措施。冬季浇筑混凝土拆模时间不宜过时,一般在5d左右。拆模后应立即对混凝土面进行保温。防止混凝土突然暴露在寒冷的空气中产生温度裂缝。冬季混凝土严禁洒水养护,应采取喷涂养护剂、覆盖保水材料等措施。
4.基础地基加固
开挖基槽时,要注意不扰动其原状结构。加强地基的检查与验收工作,基坑开挖后应及时通知勘察及设计单位到现场验收,对较复杂的地基,设计方在基坑开挖后应要求勘察补钻探,当探出有不利的地质情况时,必须先对其加固处理,并经验收合格后,方可进行下一步施工。
结语
公路建设的速度关系到我国的经济发展,因此我们只有提高我国的公路建设的科技水平,才能建设更好的公路,混凝土裂缝问题一直影响着公路工程的施工质量,在混凝土生产以及施工过程中有针对性地采取预防措施,尽可能采取有效的技术措施控制裂缝,使结构尽量不出现裂缝,以确保工程质量,使公路具备良好的耐久性和结构稳定性,从而为我国的社会发展提供强大的交通运输支持。
参考文献
[1]袁锦根;余志武主编.钢筋混凝土结构设计基本原理.中国铁道出版社.2003.02.
[2]公路工程质量问题及防治措施百问[M].人民交通出版社, 2002.12
关键词: 混凝土 温度应力 裂缝 控制
在现场施工过程中,经本人长期观察,凡是框架大部分工程(含房屋、厂房、桥梁等),尤其是在跨度大于4米的框架建筑中,混凝土的施工裂缝为常见的通病,在多数工程中,现场施工员及技术人员对此无过多关注,特拟本文以提高对其关注并采取相应措施以确保工程质量。
一、混凝土养护
混凝土浇筑完毕12H以内就应开始养护。
干硬性混凝土应于浇筑完毕后立即进行养护。自然养护分洒水养护和喷涂薄膜养生液养护两种。
洒水养护即用草帘等将混凝土覆盖,经常洒水使其保持湿润。养护时间长短取决于水泥品种,普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,不少于7D;掺有缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土不少于14D,洒水次数以能保证湿润状态为宜。
喷涂薄膜养生液养护适宜于不宜洒水养护的高耸构筑物和大面积混凝土结构。它是将过氯乙烯树脂塑料溶液用喷枪涂在混凝土表面上,溶液挥发后在混凝土表面形成一层塑料薄膜,将混凝土与空气隔绝,阻止其中十份的蒸发以保证水化作用的正常进行。有的薄膜在养护完成后能自行老化脱落,否则不宜于喷洒在以后要做粉刷的混凝土表面上。
在夏季,薄膜成型后要防晒,否则易产生裂纹。地下建筑或基础,可在其表面涂刷沥青乳液以防止混凝土内水份蒸发。至于拆膜,当设计无要求时,侧膜只要能保证混凝土表面和棱角不致因拆膜而损坏即可拆除。
二、混凝土裂缝产生及防治
混凝土裂缝产生的主要原因是温度和湿度的,混凝土在施工阶段常受外界气温变化的影响。混凝内部温度为水泥水化热的绝热温度和浇筑温度二者的叠加值,其中浇筑温度与外界温有直接关系。一般而言,外界气温愈高, 混凝土在硬化期间水泥放出大量水化热,混凝土的浇筑温度也愈高,当气温下降,会大大增加外层混凝土混凝土内部的温度梯度,造成温差和温度应力,使大体积混凝土出现裂缝。为了防止裂缝,减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
1、控制温度的措施如下:
(1)采用改善骨料级配,用干硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;
(2)拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;
(3)热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;
(4)在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;
(5)规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;
(6)施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施;
改善约束条件的措施是:
①合理地分缝分块;
②避免基础过大起伏;
③合理的安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露;
2、此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要,应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
在混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模,在表面引起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如泡沫海棉等,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果。
3、为保证混凝土工程质量,防止开裂,提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如使用减水防裂剂,其主要作用为:
(1)混凝土中存在大量毛细孔道,水蒸发后毛细管中产生毛细管张力,使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力,但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在六十年代就已被国际上所确认。
(2)水灰比是影响混凝土收缩的重要因素,使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。
(3)水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素,掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量,其体积用增加骨料用量来补充。
(4)减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度,减少混凝土泌水,减少沉缩变形。
(5)提高水泥浆与骨料的粘结力,提高的混凝土抗裂性能。
(6)混凝土在收缩时受到约束产生拉应力,当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度,大幅提高混凝土的抗裂性能。
(7)掺加外加剂可使混凝土密实性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,减少碳化收缩。
(8)掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当,在有效防止水泥迅速水化放热基础上,避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
(9)掺外加剂混凝土和易性好,表面易摸平,形成微膜,减少水分蒸发,减少干燥收缩。
许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能,我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究,比单纯的靠改善外部条件,可能会更加简捷、经济。
实践证明,混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。
4、温度应力观点出发,保温应达到下述要求:
防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝。
防止混凝土超冷,应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。
防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。
混凝土的早期养护,主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两个方面的效果,一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。
适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析,新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失,从而推迟或防碍水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,在施工中应切实重视起来。