从而实现混凝土入仓温度的控制,1、控制干缩裂缝

裂缝是混凝土建筑物主要的老化病害之一,主要由干缩、砼自身质量、水泥水化热、温度、钢筋锈蚀、地基变形、荷载、碱骨料反应、地基冻胀等原因引起。
小浪底水利枢纽南岸引水口工程洞室衬砌工程混凝土的设计指标为C20P8F100。施工条件:泵送,洞外拌和,洞内浇筑,洞内恒温17~180C。为控制裂缝的产生,施工中采取了以下措施。
1、控制干缩裂缝
混凝土的干缩裂缝主要是由于毛细管压力造成的。毛细管孔隙在干燥过程中逐步失水,产生很大的毛细管张力,混凝土体积产生收缩,由于混凝土周围存在约束,内部又有拉应力,当拉应力超过混凝土材料抗拉强度时,便产生了干缩裂缝。
干缩裂缝的控制方法有:
1.1降低混凝土单位用水量:用水量的增加势必使剩余水增加,因此,从确保混凝土耐久性出发,应降低混凝土单位用水量。
1.2水泥的影响:不同水泥,混凝土收缩也不同,按收缩值大小排序:矿渣水泥>普通水泥>粉煤灰水泥。
1.3降低混凝土周围约束:若混凝土周围约束过大,内部拉应力无法释放,拉应力增大而使混凝土干裂,因此,应减少混凝土的分仓长度,以使混凝土内部拉应力能够充分释放。
1.4添加膨胀剂:适量添加膨胀剂后可以使混凝土体积膨胀,在混凝土内部产生压应力,部分抵消了混凝土因毛细孔隙干燥而产生的拉应力,从而起到控制干缩裂缝的作用。
本工程在控制混凝土干缩裂缝方面采用了上述1~3项方法。其中单位用水量为182kg,采用普通425#水泥,浇筑中掺用粉煤灰,分段浇筑长度在10m左右。
2、控制混凝土因自身质量欠缺而形成的裂缝
高强混凝土水泥的强度等级和水泥用量相对较高,开裂现象比较普遍,因此,高强混凝土不一定是高性能混凝土,而高性能混凝土因具有较高的体积稳定性,收缩变形较小而使抗裂性能大大提高,同时高强混凝土必须采用高效减水剂和超细活性掺和料作为混凝土的第五和第六部分,来提高混凝土的密实性和抗渗能力。因本工程采用泵送施工工艺,要求的坍落度和水泥用量均较大,必须用掺加外加剂的方法来达到既减水又不使混凝土坍落度损失过大的目的,以及添加超细活性掺和料来达到降低水化热、改善与提高混凝土性能和节约水泥的目的。
综合上述两点,我们采用下表所示的混凝土配合比。

简介:裂缝是混凝土建筑物主要的老化病害之一,主要由干缩、砼自身质量、水泥水化热、温度、钢筋锈蚀、地基变形、荷载、碱骨料反应、地基冻胀等原……

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1关于干缩裂缝控制环节的分析

裂缝是混凝土建筑物主要的老化病害之一,主要由干缩、砼自身质量、水泥水化热、温度、钢筋锈蚀、地基变形、荷载、碱骨料反应、地基冻胀等原因引起。

这样对于混凝土的拉应力的适应性保持是非常有好处的,从而避免其过大的拉应力的出现,拉应力增大而使混凝土干裂,因此,应减少混凝土的分仓长度,以使混凝土内部拉应力能够充分释放。添加膨胀剂:适量添加膨胀剂后可以使混凝土体积膨胀,在混凝土内部产生压应力,部分抵消了混凝土因毛细孔隙干燥而产生的拉应力,从而起到控制干缩裂缝的作用。在混凝土建设过程中,要通过对混凝土自身质量的控制,以降低裂缝的出现频率。这又涉及到高强混凝土的自身水泥强度问题,当然,该环节的开展也要进行适宜的水泥用量的搭配,从而避免其开裂现象的严重性。所谓的高强混凝土就是具备较高的体积,有利于促进混凝土的整体稳定性,其不一定是高性能混凝土。当然,受到收缩变形的影响,混凝土的抗裂能力会受到一定的变化,这种变化有利于混凝土的抗裂性能,通过对高强混凝土的应用,可以提升混凝土的整体性能。比如可以采用高效减水剂和超细活性掺和料来提高混凝土的密实性和抗渗能力。泵送施工工艺要求的坍落度和水泥用量均较大,必须用掺加外加剂的方法来达到既减水又不使混凝土坍落度损失过大的目的以及添加超细活性掺和料来达到降低水化热、改善与提高混凝土性能和节约水泥的目的。因混凝土中掺加粉煤灰技术尚处于探索阶段,固替代量并不很大,只有15%,但根据有关资料,混凝土中单方水泥用量每增减10kg,水化热相应升降1~1.2℃。

小浪底水利枢纽南岸引水口工程洞室衬砌工程混凝土的设计指标为C20P8F100.施工条件:泵送,洞外拌和,洞内浇筑,洞内恒温17~180C.为控制裂缝的产生,施工中采取了以下措施。

2混凝土裂缝控制方案的优化

1.控制干缩裂缝

在水化热开裂问题中,要针对水泥水化热的性质展开分析,受到其热量的影响,混凝土的内外温度的差异是比较大的,再受到温度应力的影响,其会产生一系列的裂缝。裂缝的出现在某些季节的施工模块中比较频繁,在夏季施工过程中,其中午温度都是比较高的,特别是露天存放的石子其表面温度是非常高的。受到混凝土水化热的影响,其内部具备非常高的温度。为了更好的进行混凝土水化开裂问题的控制,可以进行以下措施的应用,骨料降温模式的应用,比如进行洒水降温模式、凉棚搭盖模式的应用。在水化热开裂问题解决过程中,在混凝土浇筑前购入冰块,砸成粒径约3cm的小块加入砼生料中,充分拌合后量取出机口温度,根据出机口温度来确定加冰量。实际工作中,出机口的控制温度为18℃,混凝土单方用冰量在60kg左右。因冰块破碎工作量较大,粒径也很难控制,加入冰块后还需延长拌和时间,降低了混凝土浇筑速度,为克服该问题,实际工作中多采用拌和水降温的方法,即把冰块稍加破碎后放入拌和水池中来降低水温。用此方法,通常能够把拌和用水的温度降至摄氏3~7℃左右。受到白天温度的影响,需要保证各种降温模式的协调,从而实现混凝土入仓温度的控制,确保其夜间浇筑模式的优化,比如针对后夜浇筑模式展开分析优化,确保气温的控制,保证温控体系的健全。通过对上述应用模式的协调,可以进行砼入仓温度的控制。为了满足工作的需要,工作中多把其他工序的施工安排在白天进行,而把混凝土浇筑安排在夜间进行。通过以上温控措施,水利枢纽洞室衬砌工程夏季混凝土出机口温度控制在18℃以内,入仓温度控制在28℃以下,有效地控制了温度裂缝的产生。受到砼材料性质及其自身施工环境的影响,在早期阶段中砼的水化热影响比较大,特别是在普通硅酸盐水泥材料的应用过程中,该模块的水化热程度比较大,受到泵送施工工艺的影响,也会出现较大的水化热反应。在浇筑过后一段时间,其内部温度会处于不断上升的状态,这就需要我们钢模板操作模式的优化,进行表面混凝土温度的控制,实现其水灰比比例的优化。一般来说,在浇筑完毕后的18个小时,就可以进行钢模板的表面洒水降温模式的应用。在拆模完毕后,要进行混凝土表面全天候养护方案的优化,进行钢模板表面洒水降温情况的深入对比观察。控制钢筋锈蚀引起的裂缝,钢筋锈蚀后体积膨胀2~4倍,对周边混凝土产生压力,可能产生顺筋裂缝,甚至脱落,从而影响建筑物的使用。而钢筋锈蚀多为气蚀、电离引起。因此,本工程自一开始就注意了钢筋的锈蚀问题,并从以下几个方面对钢筋锈蚀加以控制。钢筋出厂时,其表面有一层致密的氧化薄膜,可以对钢筋起到一定的保护作用,但该薄膜遇水或受潮后因水的微酸性而脱落,使钢筋酸性氧化而锈蚀。因此,钢筋原材料和加工后的半成品均应作防潮处理。具体的做法是架空放置和上盖防水雨布。为了更好的避免混凝土问题,进行钢筋安装模式的优化是非常必要的,需要做好钢筋安装的清理工作,实现其表面的积极清洁。针对其发生锈蚀的部位,进行砂布及其钢丝刷的应用,进行混凝土建设环节与混凝土应用环节的协调,避免由于其电离情况而导致的钢筋锈蚀问题。在施工过程中,通过对砼水灰比的控制,可以提升混凝土的和易性。通过对混凝土的振捣,可以实现对致密性的控制,实现混凝土炭化速度的优化,当然,在应用过程中,也要避免钢筋的长时间的空气接触。为防止洞室Ⅳ类围岩区的围岩变形对洞室衬砌混凝土的影响而使之产生裂缝,在洞室开挖支护阶段就已对Ⅳ类围岩区进行了锚杆支护,锚杆布置型式为梅花状,直径20mm,长3m,间排距1.251×1.25m;混凝土衬砌后,对周边围岩进行固结灌浆。为保证锚杆和固结灌浆的施工质量,还要对锚杆进行抗拔力试验,对固结灌浆进行压水和超声波检查试验。

混凝土的干缩裂缝主要是由于毛细管压力造成的。毛细管孔隙在干燥过程中逐步失水,产生很大的毛细管张力,混凝土体积产生收缩,由于混凝土周围存在约束,内部又有拉应力,当拉应力超过混凝土材料抗拉强度时,便产生了干缩裂缝。

在水利枢纽洞室衬砌建设中,通过对混凝土裂缝防范环节的优化,可以保证水利建设整体应用效益的提升,从而满足现实工作的需要。

干缩裂缝的控制方法有:

1.1降低混凝土单位用水量:用水量的增加势必使剩余水增加,因此,从确保混凝土耐久性出发,应降低混凝土单位用水量。

1.2水泥的影响:不同水泥,混凝土收缩也不同,按收缩值大小排序:矿渣水泥>普通水泥>粉煤灰水泥。

1.3降低混凝土周围约束:若混凝土周围约束过大,内部拉应力无法释放,拉应力增大而使混凝土干裂,因此,应减少混凝土的分仓长度,以使混凝土内部拉应力能够充分释放。

1.4添加膨胀剂:适量添加膨胀剂后可以使混凝土体积膨胀,在混凝土内部产生压应力,部分抵消了混凝土因毛细孔隙干燥而产生的拉应力,从而起到控制干缩裂缝的作用。

本工程在控制混凝土干缩裂缝方面采用了上述1~3项方法。其中单位用水量为182kg,采用普通425#水泥,浇筑中掺用粉煤灰,分段浇筑长度在10m左右。

2.控制混凝土因自身质量欠缺而形成的裂缝

高强混凝土水泥的强度等级和水泥用量相对较高,开裂现象比较普遍,因此,高强混凝土不一定是高性能混凝土,而高性能混凝土因具有较高的体积稳定性,收缩变形较小而使抗裂性能大大提高,同时高强混凝土必须采用高效减水剂和超细活性掺和料作为混凝土的第五和第六部分,来提高混凝土的密实性和抗渗能力。因本工程采用泵送施工工艺,要求的坍落度和水泥用量均较大,必须用掺加外加剂的方法来达到既减水又不使混凝土坍落度损失过大的目的,以及添加超细活性掺和料来达到降低水化热、改善与提高混凝土性能和节约水泥的目的。

因混凝土中掺加粉煤灰技术在我省水利行业尚处于探索阶段,固替代量并不很大,只有15%,但根据有关资料,混凝土中单方水泥用量每增减10kg,水化热相应升降1~1.20C,即因本工程中掺用粉煤灰而使混凝土内部温度下降了约5.5~6.50C,从一定程度上控制了裂缝的产生。

3.控制水化热开裂

水泥水化后放出大量的热量,使混凝土内外形成较大的温差,从而在温度应力的作用下形成裂缝。特别是在夏季施工,中午气温一般在摄氏370C,露天存放的石子表面温度可达摄氏500C,砼出机口温度在摄氏300C左右,混凝土水化后内部温度更高。为控制混凝土水化开裂,施工中采用了以下措施。

3.1骨料降温

骨料的温度控制主要通过搭盖凉棚和洒水降温来进行。搭盖凉棚可避免太阳光直射,减少骨料吸热,浇筑前2~3小时再用井水对粗骨料进行充分的洒水降温。采取以上方法降温后,浇筑前粗骨料内部温度约为240C,细骨料内部温度约为260C,降温效果比较明显。

3.2加冰降温

在混凝土浇筑前购入冰块,砸成粒径约3cm的小块加入砼生料中,充分拌合后量取出机口温度,根据出机口温度来确定加冰量。实际工作中,出机口的控制温度为180C,混凝土单方用冰量在60kg左右。因冰块破碎工作量较大,粒径也很难控制,加入冰块后还需延长拌和时间,降低了混凝土浇筑速度,为克服该问题,实际工作中多采用拌和水降温的方法,即把冰块稍加破碎后放入拌和水池中来降低水温。用此方法,通常能够把拌和用水的温度降至摄氏3~70C左右。

3.3夜间浇筑

白天气温较高,即使采用多种降温措施也很难保证混凝土的入仓温度,而夜间浇筑——特别是后夜浇筑,气温相对较低,采取温控措施后,比较容易控制砼的入仓温度。因此,工作中多把其他工序的施工安排在白天进行,而把混凝土浇筑安排在夜间进行。

通过以上温控措施,使南岸引水口洞室衬砌工程夏季混凝土出机口温度控制在180C以内,入仓温度控制在280C以下,有效地控制了温度裂缝的产生。

4.混凝土养护

由于采用普通硅酸盐水泥和泵送施工工艺,砼早期水化热较大。经量测,一般在浇筑后24h左右,内部温度即达到最大值,而此时因规范要求钢模板尚不能拆除,还不能直接进行表面洒水降温,为降低混凝土温度,除尽量降低水灰比外,在浇筑完毕后18h即开始对钢模板表面进行不间断的洒水降温,拆模后对混凝土表面进行全天候养护至14天,此时洞室衬砌后的混凝土内部温度已降至180C.通过拆模前是否对钢模板表面洒水降温的对比观察,采取对钢模板表面洒水降温的,明显比未对钢模板表面洒水降温的混凝土产生裂缝少的多,因此,混凝土养护应从模板面的洒水降温开始。

5.控制钢筋锈蚀引起的裂缝

钢筋锈蚀后体积膨胀2~4倍,对周边混凝土产生压力,可能产生顺筋裂缝,甚至脱落,从而影响建筑物的使用。而钢筋锈蚀多为气蚀、电离引起。因此,本工程自一开始就注意了钢筋的锈蚀问题,并从以下几个方面对钢筋锈蚀加以控制的。

5.1钢筋出厂时,其表面有一层致密的氧化薄膜,可以对钢筋起到一定的保护作用,但该薄膜遇水或受潮后因水的微酸性而脱落,使钢筋酸性氧化而锈蚀。因此,钢筋原材料和加工后的半成品均应作防潮处理。具体的做法是架空放置和上盖防水雨布。

5.2钢筋安装前表面清洁处理

钢筋安装前,其表面必须洁净、无污物,对已发生锈蚀的部位,必须用钢丝刷和砂布打磨干净,以保证钢筋与混凝土的有效结合,同时也可防止因电离而发生锈蚀。

5.3降低砼水灰比和增加混凝土和易性。

5.4加强振捣,提高混凝土致密性,减小混凝土炭化速度,使钢筋有足够长的时间不接触空气。

6.控制洞室周边围岩的变形

为防止洞室Ⅳ类围岩区的围岩变形对洞室衬砌混凝土的影响而使之产生裂缝,在洞室开挖支护阶段就已对Ⅳ类围岩区进行了锚杆支护,锚杆布置型式为梅花状,直径20mm,长3m,间排距1.251×1.25m;混凝土衬砌后,对周边围岩进行固结灌浆。为保证锚杆和固结灌浆的施工质量,还要对锚杆进行抗拔力试验,对固结灌浆进行压水和超声波检查试验。

通过采取以上措施,小浪底水利枢纽南岸引水口工程洞室衬砌工程混凝土裂缝现象基本得到了控制,取得了良好的效果。