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一、前言工程建筑的大體積性、多樣性和綜合復雜性,導致混凝土結構在施工后存在多質量問題的發生,其中比較常見的,也是比較難的解決的就是混凝土裂縫的發生造成嚴重質量問題。同事混凝土裂縫的發生也影響了工程的使用性能,混凝土裂縫控制更是大體積混凝土結構施工過程中質量控制的關鍵因素。通過多年現場施工經驗的積累,近期采用大體積混凝土結構無縫設計施工技術對這一問題有顯著效果二、簡析大體積混凝土裂縫的成因1)混凝土初凝過程中水化熱所產生的溫度變化和混凝土收縮的共同作用產生溫度應力和收縮應力是大體積混凝土結構開裂的主要因素,混凝土“內熱外冷”極易產生裂縫。2)混凝土硬化過程中收縮產生裂縫也是大體積混凝土開裂的主要因素,經過實際施工經驗總結發現 ,在設計配合比中時,混凝土中的用水量和水泥用量越高,該種配合比的混凝土的收縮就越大;3)在施工組織時或混凝土拌合站,采購的水泥成分不符合要求或水泥安定性不合格是大體積混凝土裂縫產生的常見因素;4)施工隊伍專業化程度不夠,施工作業程序不規范、施工技術措施不適當等是大體積混凝土開裂的經常發生的主要原因這一;5)基礎沉陷或不均勻沉降產生裂縫:沉陷裂縫的產生是由于結構地基土質不勻、松軟,或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致,或者因為模板剛度不足,模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致混凝土出現沉陷裂縫,特別是在冬季,模板支撐在凍土上,凍土化凍后產生不均勻沉降,致使混凝土結構產生裂縫。三、大體積混凝土無縫施工設計原理:
目前為止大體積混凝土結構施工無縫設計主要是以摻加ZY膨脹劑的補償收縮混凝土為基本原料,以設置加強帶取代后澆帶,達到連續澆筑超長大體積混凝土結構的施工技術; 膨脹加強帶寬設置要根據擬澆注的大體積混凝土的實際工程特點合理設置,邊緣每側設密孔鐵絲網并用鋼筋加固定位,以防止加強帶外混凝土流入加強帶內;
大體積混凝土澆筑施工時應先澆帶外混凝土,當施工澆注到加強帶時改用摻量ZY膨脹劑混凝土施工。考慮到外加劑膨脹作用會使混凝土強度降低,所以應該對膨脹加強帶的混凝土強度等級進行適當的提高,并加大膨脹劑用量,用這樣的方法循環施工達到超長無縫結構混凝土的目的;補償收縮混凝土設計。根據《混凝土外加劑應用技術規范》的規定進行對摻加ZY的試件的限制膨脹率進行試驗,設計并驗證補償收縮混凝土試件的微膨脹性。
材料的選配以及混凝土的泵送能力大體積混凝土配合比的設計。水泥采用優質的42.5Mpa普通硅酸鹽水泥;細骨料選用中砂,細度模數Mx=2.6~2.8,表現密度2.64克/立方厘米,松散密度1410千克/立方米,緊密密度1550千克/立方米,含泥量≤3%。粗骨料為碎石,粒徑為5~31.5mm 連續級配,壓碎指標8%~9.8%,含泥量≤3%。膨脹劑選用行業內知名公司生產的性能穩定的ZY膨脹劑。 減水劑選用大中廠家生產的優質Ⅱ級粉煤灰。混凝土配合比設計需要保證混凝土的泵送性能,經現場實際經驗總結,管道出口處塌落度滿在140―160mm之間,試塊強度滿足設計及規范要求。五、后摻少量減水劑的預備措施混凝土澆筑施工在高溫季節,易造成混凝土坍落度損失加大,或者由于混凝土運輸途中延時等問題,使澆搗速度減緩,延誤了混凝土的入模時間,致使不能滿足泵送要求,此時應嚴禁加入生水,而應采取二次摻少量的FDN2I減水劑的后摻法,補償和恢復混凝土的坍落度損失。在配合比中FDN2I減水劑量為0.8%,一般該減水劑的摻量最高為1%,在后摻減水劑時只考慮在0.2%以內。凡后摻減水劑的運輸車應快速攪拌40轉以上。六、局部的加強處理在正常情況下外墻與邊柱的配筋率不同,導致收縮率也不相同,其連接處應根據規范和構造要求設置水平增強鋼筋,防止因應力集中發生縱向裂縫。由于底板雙向配筋錨入基礎梁二排主筋之間,使底板與柱節點處板面混凝土保護層可能過大,故在柱邊1米范圍設置雙向鋼筋網片,防止板面出現裂縫。外墻模板施工的對拉螺桿突出部分割掉后,用ZY摻量為10%的1:2 水泥砂漿封堵以及相關安裝專業的各種穿外墻管道處孔洞用ZY摻量為10%的1:2 水泥砂漿封堵,必要時做細部防水處理。七、混凝土的養護按照養護制度,在混凝土抹壓后,能上人時即鋪上麻袋片或草席,用水澆濕保養,混凝土硬化3~4小時后,底板與頂板均筑堰蓄水3~5厘米進行養護,墻板采取不間斷淋水保溫,采用這些養護方法不得少于14天,墻板側模的拆除也不少于7天。以上養護措施的實施對實際應用超長無縫結構的成功起到了非常重要的作用。
關鍵詞:養護劑;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
中圖分類號: TU528 文獻標識碼:A文章編號:
1 混凝土養護劑的發展
傳統的現澆混凝土澆筑后的早期養護是覆蓋草簾或鋪木屑、鋪沙石等后再進行灑水,需要專人定時進行噴灑,既費人力、物力也費時間,養護不及時,不到位,復雜部位難以養護,而且滿足不了高層建筑的梁柱和大型建筑物的施工要求,并且冬天和缺水地區不宜選擇進行灑水養護。為此,國內外開展了能夠代替灑水對現澆混凝土進行早期養護的養護劑研究。
雖然從理論上講,噴涂養護劑不如灑水養護混凝土的效果好,但是噴涂養護劑施工方便,節水省工,養護便利,只需噴灑1~2次即可達到養護效果,因此養護劑適用于難于灑水的部位、冬季混凝土早期養護及缺水地區。隨著養護劑的發展,養護劑廣泛用于工業與民用建筑,公路和城鎮道路、場坪以及橋梁、隧道、水利和預制構件等各種工程中水泥混凝土的養護。
20世紀40年代初期,混凝土養護劑由美國科學家首先提出并研制。隨后,英國和日本等也相繼研制出多種混凝土養護劑,并大量應用于現場澆筑混凝土的養護,具有明顯的技術經濟效益。20世紀50年代后期,英國明文規定在飛機跑道、公路車行道等工程上推行混凝土養護劑[1]。1958年美國也頒布了養護混凝土的液體結膜劑技術標準(ASTMC309-58)[2]。自20世紀70年代起,美國、前蘇聯、法國、日本已經廣泛采用了養護劑養護混凝土,并取得了良好的效果,隨著養護劑應用范圍的擴大,制定了相應的技術標準和實驗方法。我國混凝土養護劑的研究起步較晚,從20世紀70年代末才開始著手研究。
20世紀70年代,各國大部分采用的混凝土養護劑主要成分是成膜膠乳的溶液,這種成分有毒性,并且危機生態環境,經濟上也不合算;20世紀80年代,出現了含石蠟、石油聚合物和聚乙烯蠟為基礎的合成高濃水乳液養護劑,這種產品無毒,原料易得,養護性能好,美國、法國、德國、俄羅斯、日本等國都有其專利產品[3]。
1991年美國制定了養護劑標準ASTM-C309-91和養護劑實驗方法ASTM-C156-91代替了40年代實施的ASTM-C309-41和ASTM-C156-41。1992年英國制定了《混凝土養護劑實驗方法》(BS7542-92)代替了BS00147-87。1998年俄羅斯混凝土及鋼筋混凝土研究院制定了《混凝土養護劑技術條件》。進入90年代后,我國混凝土養護劑在研究和應用方面有了一定的進展。我國根據我國實際情況,在總結混凝土養護劑的科研成果和生產使用實踐的基礎上,參考美國實驗材料協會ASTMC309-1998《混凝土養護用液體成膜劑》與英國BS7542-1992《混凝土養護劑的實驗方法》標準,于2002年制定了《水泥混凝土養護劑標準》(JC901-2002)。2004年我國又制定了交通行業標準《公路工程混凝土養護劑》(JTT522-2004),規定了混凝土養護劑的術語和定義、分類、技術要求、實驗方法、檢驗規則等。2010年11月遼寧省地方標準《混凝土養護劑應用技術規程》通過了審定,該規程對混凝土養護劑施工有很好的指導作用,對保證施工質量、提高施工水平,指導推廣應用具有重要意義。
2 混凝土養護劑的品種
國外混凝土的種類很多,大致可分為溶劑型(憎水性)和乳液型(親水性)兩類。俄羅斯目前主要使用石蠟水乳液養護劑, 美國主要使用石蠟油類養護劑。目前,我國混凝土養護劑可分為以下4類:水玻璃類、乳液類、溶劑類和復合類。
(1)水玻璃類是以硅酸鈉為主的硅酸鹽水溶液,噴灑在混凝土表面,與氫氧化鈣作用生成氫氧化物和堅硬的玻璃狀不溶性的硅酸鈣,氫氧化物可活化砂子的表面膜,有利于混凝土表面強度的提高,而硅酸鈣是不溶物,能夠填充混凝土表面的各種孔隙,并形成一層堅實的薄膜,阻止混凝土中自由水的過早過多蒸發,從而保證水泥充分水化,達到養護的目的;
(2)乳液類包括石蠟乳液、瀝青乳液、太陽油乳液、高分子乳液,將乳液噴涂在混凝土表面,當水分蒸發或被混凝土吸收后,乳液顆粒聚攏形成不透明薄膜,阻止混凝土中水分蒸發而達到自養的目的;
(3)溶液類以各種聚合物和樹脂溶液居多,養護機理同乳液類;
(4)復合類是由有機高分子材料與無機高分子材料及表面活性劑滲透劑等多種助劑配制而成,綜合了乳液型和溶劑型品種的優點,在一定程度上克服了單獨的有機和無機成膜類材料的缺陷。
以下介紹收集的幾種主要的混凝土養護劑:
① 水玻璃(硅酸鈉)水溶液。其濃度可取10%,這種材料價格便宜,但干固后不能形成真正可靠完整的防水膜。其保水率僅有20%~30%,局限性大,在30℃以上干旱地區使用不能有效的保證混凝土表層水化反應所需的足夠水分,混凝土表面容易出現小開裂或表面疏松現象。這種養護劑適宜用于混凝土地面養護,起表面硬化和防止起塵作用,不影響混凝土表面的抹灰、油漆、貼面磚等表面裝飾層。其用量為0.3kg/。
② 石蠟乳液。應用廣泛,其保水率約為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養護效果,特別是在夏季干旱情況下對混凝土的養護效果好。但是石蠟乳液在使用時噴涂時間的掌握與混凝土表面泌水情況有關,如果掌握不當,就會影響混凝土的表面強度。其次其膜層比較光滑,不宜清除,不利于混凝土表面裝飾層的粘結。
③ 瀝青乳液。由石油瀝青、乳化劑和水配制而成,噴涂量溫暖天氣為0.6kg/,干熱天氣為1 kg/。當干熱天使用瀝青乳液時,為提高瀝青薄膜的耐熱性,瀝青中可摻入能形成同狀結構的聚合物。例如丁二烯苯乙烯熱彈性塑膠、乙丙橡膠、丁基橡膠、低分子量的聚乙烯等。丁二烯苯乙烯熱彈性塑膠使用較為廣泛,其用量為瀝青重量的2%~3%。可先將它溶于冬用柴油中,配成l5%的溶液。
④ 太陽油乳液。是一種可逆性乳液,含有太陽油2%~3%,碳數為10~16的合成脂肪酸烷基酰胺1%~2%,其余為水。為了提高其穩定性及增加稠度,可摻入占有機物部分重量l%~4%的增稠物質,如石蠟油、丁二烯苯乙烯熱彈性塑膠等。
⑤ 有機硅類溶液。干燥后不能在混凝土表面結成完整的薄膜,但能使混凝土的氣孔和毛細管內壁憎水化并將其堵塞,因而能減少混凝土中水分的蒸發量。其保水率僅有30%~50%,適用于室內混凝土地面養護,有良好的效果。
3養護劑的使用要求
3.1一般要求
《水泥混凝土養護劑》(JC901-2002)規定:
(1)外觀:均勻、無明顯色差、不含其他雜質。
(2)稠度:應滿足在4℃以上易于噴涂(或按需要涂刷或輥制),能形成均勻涂層。
(3)有害反應:不應對混凝土表面及混凝土性能造成有害影響。
(4)毒性:不應含有任何對人體、生物與環境有害的化學成分。
(5)穩定性:在貯存期內,不得出現分層、結塊和絮凝現象。
《公路工程混凝土養護劑》(JTT522-2004)規定:
(1)外觀:均勻、無明顯色差、不含其他雜質。
稠度:對乳液型養護劑,應滿足在4℃以上易于噴涂(或按需要涂刷或輥刷),能形成均勻涂層。
(2)用量:對乳液型養護劑,無特別要求時,產品質量檢驗原液的用量為0.2kg/;也可采用生產廠家推薦的原液用量。
(3)有害反應:不應對混凝土表面及混凝土性能造成有害影響。
(4)毒性:不應含有任何對人體、生物與環境有危害的化學成分。
(5)穩定性:對乳液型養護劑,儲存期內,不得出現異味、分層、結塊和絮凝現象;對飽水膜材,儲存期內,不得出現老化、破損。
3.2技術要求
1.保水性
經過研究分析,國內選用保水率作為我國保水性能的評價指標,養護劑的保水率直接決定著混凝土養護的效果。保水率達到75%以上才算是合格品,90%以上為一等品。90%以上有效保水率是混凝土結構工程養護的客觀要求[4],也就是說,在有效保水率試驗條件: 溫度38℃±2℃、 相對濕度32%±3%、風速0.5m/s±0.2m/s、失水時間72h,混凝土的表面失水率不大于10%。有效保水率按(1)式計算,計算精確到1%:
(1)
式中:Q為養護劑有效保水率,%;為噴涂養護劑試件組平均水分損失量,g; 為基準試件組平均水分損失量,g。
2.抗壓強度比
抗壓強度比以每組涂養護劑的混凝土與基準混凝土同齡期抗壓強度的算術平均值之比表示,按式()計算,計算結果精確至1%:
(2)
式中: ――抗壓強度比,%;
S――基準混凝土的抗壓強度,MPa;
――涂養護劑的混凝土抗壓強度,Mpa。
抗壓強度比是為了檢驗養護劑對混凝土的強度有無不利的影響,是對混凝土強度發展結果相對比較的參照指標。7d和28d抗壓強度比大于90%為合格品,大于95%的為一等品。
3.干燥時間
按照規定用量將混凝土養護劑噴涂于混凝土表面,在溫度23℃±2℃、相對濕度50%±10%、最低空氣流動速度183m/min的條件下,用指壓試膜表面時,如不再軟粘,感覺發硬,則認為養護劑薄膜已干燥,干燥時間不得超過4h,12h后有人在上面行走時不應留下痕跡。
4.磨耗量
用磨耗量表示涂有養護劑的混凝土的耐磨性能,試驗表明,涂養護劑的混凝土的磨耗量均略有降低,標準規定磨耗量不大于3.5kg/的為合格品,不大于3.0kg/的為一等品。
5.固含量
養護劑的固含量決定了其能否成為密封薄膜。試驗證明,養護劑中固含量太少,脫水后不足以形成不透水的薄膜,不能起到應有的保水作用。標準規定,養護劑的固含量不小于20%。
6.浸水溶解性
將水泥混凝土養護劑按試驗用量一次涂于150mm×300mm的塑料板上,待完全干燥后,浸入水中,水溫為20℃±3℃,浸水時間為1h,觀察膜是否溶解。如發生溶解,浸水溶解性判定為溶解,反之浸水溶解性判定為不溶。
7.成膜耐熱性
按規定用量將養護劑涂于玻璃板上,待完全干燥后,放在65℃±2℃的烘箱內,恒溫10min后觀察是否出現熔化、變色現象。也就是指養護劑在炎熱夏季太陽暴曬,表面溫度65℃左右條件下,薄膜不熔化、流淌或變色時,為合格品。成膜耐熱性差的養護劑不得在高溫條件下的混凝土結構使用。
4.結束語
通過長時間的試驗改進以及近年來在工程上的應用,可以看出,混凝土養護劑,施工方法簡單易學,養護效果好,逐漸被施工單位認可,并且養護成本低,節省勞動力,帶來了良好的經濟效益和社會效益。但是使用養護劑時,選擇合適的養護劑,正確掌握噴涂時間,噴涂方法以及養護劑的儲存對混凝土養護的效果影響尤其重要。因此,還需要對養護劑進行改進研究。
參考文獻:
[1] 覃立香,楊德坡.混凝土養護劑的發展及應用[J].國外建材科.1994(4)
[2] 國外混凝土養生劑應用技術.建筑技術,1989(8)
關鍵詞:粉煤灰;高性能混凝土;質量控制;施工技術
高性能混凝土以其優越的易施工性、高強度性能、高耐久性和高的性價比,使得它在出現的短短幾十年時間內得到大范圍的推廣和應用。高性能混凝土質量控制環節非常重要,它貫穿于混凝土的原材料選擇、配合比設計、施工技術以及養護等各個環節,結合近年來粉煤灰高性能混凝土的施工總結分析其施工階段的質量控制的關鍵點與控制措施:
1原材料的選擇與質量控制
在混凝土配合比確定的條件下,粉煤灰高性能混凝土的組成材料品質直接影響到新拌和硬化后混凝土的各項性能。高性能混凝土對原材料的質量要求相對較高,在配合比設計階段原材料的選擇,應該通過材性試驗,用性能指標來衡量原材料是否滿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膠凝材料,對混凝土質量影響最大。而且高性能混凝土對水泥的品種、需水量、強度、細度等等都有相對嚴格的要求。在配制高性能混凝土時。合理控制水泥質量是達到混凝土要求的必要保證。工程實際生產階段的水泥質量控制時間緊,幾乎不可能做到各項性能全面檢查。只能使用個別指標的試驗檢查和長期建立的對某個品牌的信任來實現對水泥質量的控制,這很不合理的。可以采取以下措施解決:在每批水泥進場時都必須進行抽檢,進行抗壓強度、抗折強度、需水量、細度、安定性和外加劑相容性試驗,合格后方能使用。進場時,必須有質量證明書,并應對其品種、強度等級、包裝、出廠日期等進行檢查驗收。
1.2骨料
骨料的強度、硬度、級配、潔凈程度、粗細程度,粗骨料的粒徑、粒形以及是否存在堿活性等都影響到高性能混凝土的各項性能。砂的含泥量大、石子中的針片狀顆粒含量高,將使混凝土的需水量增大,石子的空隙率大,則為滿足相同的工作性所需的砂漿量增大。這些均會對高性能混凝土的工作性、強度和耐久性產生不良影響。優等品砂的含泥量要求小于2.0%,優等品石子的針片狀顆料含量要求小于15%,空隙率要求小于45%。高性能混凝土的石子要為連續級配,目的也是為了使石子獲得較低的空隙率。粗骨料粒徑不宜過大,否則將影響拌合物的鋼筋通過性。即使不是在這些場合使用,粗骨料粒徑過大也會增大拌合物中粗骨料的分層離析幾率,也不利于混凝土泵送施工。
1.3混凝土摻合料
摻合料對改善混凝土密實性和耐久性、體積穩定性、抑制堿集料反應、改善工作性能都是十分有益的,是必不可少的重要組份。高性能混凝土漿體總量較大,如果膠結料只用水泥則會引起混凝土早期水化放熱較大、硬化混凝土收縮較大,不利于混凝土的耐久性和體積穩定性,在膠結料中摻用優質礦物摻合料則可以克服這些缺陷。
2施工工藝與質量控制技術
高性能混凝土的施工過程控制涉及了材料計量、攪拌、現場工作性檢查、運輸、評定試件留置、澆筑、振搗、養護等工藝。按照混凝土生產施工流程進行詳細分析研究如下:
2.1混凝土施工配合比控制
混凝土在施工前應有試驗室簽發的配合比通知單。施工中原材料有變化時,應重新申請試配。配合比通知單應附配套的砂、石、水泥、外加劑及配合比試塊強度試驗單。混凝土的坍落度嚴格按試驗的坍落度標準控制,嚴禁隨意增加水量。原材料計量應控制在允許偏差范圍內。
2.2原材料的稱量
原材料的稱量精度要求高。經研究確定粉煤灰混凝土原材料的控制精度。每盤各組成材料計量結果的偏差控制要符合如下規定:水泥與摻合料±1.5%、粗骨料±2.0%、細骨料±1.5%、水與外加劑±1.0%。通過試配后確定的施工配合比,一經確定必須嚴格執行。現場骨料的含水量特別是細骨料含水量的變化將影響水灰比的變化,進而影響坍落度等。因此,骨料的含水率要每班測定,雨天要增加測定次數,骨料的含水率要從用水量中扣除。
2.3攪拌
生產和施工中要對攪拌進行嚴格的控制。攪拌混凝土前,應將攪拌筒充分潤濕。加水前應先將干料拌勻30s,后加水進行攪拌,高效減水劑一般采用同摻法將其溶于水一同加入,攪拌的時間應不少于2min。對高效減水劑的摻加可采用分次摻加法,做法是在拌合物出機前摻入一部分高效減水劑,到工地卸料前再加入其余高效減水劑,并在加入高效減水劑后繼續攪拌至少lmin后卸料。分次摻加法有利于減小坍落度損失,尤其適用于混凝土運送距離較遠的工程。
2.4澆筑與振搗
澆筑前,必須對欲澆筑混凝土的工作性能進行測定,在確保其工作性能時方能澆筑。混凝土拌合物的布料,應盡量垂直落下到澆筑地點中央,盡量避免再次搬動使混凝土產生離析,拌合物自由下落的高度不大于1.5m,以防止在下落過程中拌合物離析。混凝土拌合物不可直接落到鋼筋和其他預埋件上以免產生離析。混凝土的振搗。混凝土攪拌完畢后總是含有相當數量的分散在集料空隙中的空氣泡。
3拆模與養護
3.1拆模
一般是混凝土在早期階段最后的一道工序。一方面較快拆模可使模板周轉使用率提高,降低建筑造價;但另一方面已經知道有些混凝土結構由于在未達到足夠強度之前拆模而造成毀壞的后果,導致混凝土面粘模,缺棱掉角。一定要等到混凝土的強度足以承擔自重和外加施工荷載所產生的應力時,方能拆模。同時,混凝土還應該具有一定的硬度,以便在拆模或者進行其他施工操作時,表面不致受到損害。
3.2養護
養護指混凝土拌合物經密實成型后,保證水泥能正常完成早期水化反應,以使獲得預定的物理力學性能和耐久性能所采取的工藝控制措施。養護是獲得優質混凝土的關鍵工藝之一,當表層混凝土迅速干燥到相對濕度80%以下,水泥水化停止,混凝土各項性能受到損害。做好混凝土成型壓光和覆蓋澆水養護,防止混凝土出現裂縫。養護一般采用草簾或麻袋覆蓋,并經常澆水保持濕潤,養護期視水泥品種和氣溫而定。養護期在最初三天內白天每隔2h澆水一次,夜間至少兩次;以后每晝夜至少澆水四次;干燥和陰雨天適當增減。
4結語
對粉煤灰高性能混凝土的應用質量控制技術進行研究,提出在混凝土的生產與施工過程中的各項質量控制措施。對混凝土的原材料質量嚴格控制、控制攪拌與運輸、澆筑與振搗控制、拆模與養護控制等施工的各個環節進行研究分析,制定應用控制措施。
參考文獻
[1]趙世壯.高性能混凝土質量控制和強度評定的試驗研究[J].西安建筑科技大學學報,2006,(3):24―38.
膨脹混凝土是指利用特定的工業技術或添加劑使混凝土產生膨脹的現象。這種技術有效地提升了建筑結構施工中的施工質量,減少了建筑材料。但是,如果這種膨脹現象沒有保持在規定限度內就可能使得施工質量受到影響。因此,研究膨脹混凝土施工技術對新時期建筑結構施工有著極為深刻的現實意義。
一、膨脹混凝土的材料特點
膨脹混凝土施工技術在建筑結構施工中具有極為明顯的作用,因此,對膨脹混凝土材料加以研究,對建筑行業來說極為必要。
1.膨脹混凝土材料。膨脹混凝土是在混凝土中按照一定比例添加ZY 膨脹劑,引起混凝土中水泥材料的化學反應而得到的一種新型施工材料。實踐證明,膨脹混凝土材料的膨脹效應能夠有效地解決混凝土開裂現象。在添加ZY 膨脹劑的過程中,值得注意的是,不同量的膨脹劑能夠使混凝土獲得不同大小的收縮力和預壓力,因此,ZY 膨脹劑的添加量應按具體施工結構而定。
(1)膨脹混凝土分補償收縮混凝土和自應力混凝土兩大類。前者指在有約束的條件下,由于膨脹水泥或膨脹劑的作用能產生0.2 MPa~0.7 MPa自應力的混凝土;自應力混凝土是指在約束的條件下,由于膨脹水泥或膨脹劑的作用能產生2.0MPa~8.0MPa自應力的混凝土。膨脹混凝土除具有補償收縮和產生自應力功能外,還具有抗滲性強、早期快硬、后期強度高(或超過100MPa)、耐硫酸鹽能好等特點。
適用于地下、防水、貯罐、路面、屋面、樓板、墻板、管道、接縫、錨固、大跨與高層建筑、水利工程、海水工程、冬季施工工程、搶修工程等。
(2)混凝土膨脹劑是指與水泥、水拌和后經水化反應生成鈣礬石、鈣礬石和氫氧化鈣或氫氧化鈣,使混凝土產生膨脹的外加劑。混凝土膨脹劑分為三類:一是硫鋁酸鈣類混凝土膨脹劑是指與水泥、水拌和后經水化反應生成鈣礬石的混凝土膨脹劑。二是硫鋁酸鈣―氧化鈣類混凝土膨脹劑是指與水泥、水拌和后經水化反應生成鈣礬石和氫氧化鈣的混凝土膨脹劑。三是氧化鈣類混凝土膨脹劑是指與水泥、水拌和后經水化反應生成氫氧化鈣的混凝土膨脹劑。
2.ZY 膨脹劑性能特點。ZY 膨脹劑是土建工程中常用的混凝土添加劑,在土建工程中的應用十分廣泛,如果不能對其使用效果和材料特點有直觀的了解是無法合理應用的。經過調查研究,ZY 膨脹劑具有以下幾個特點。
(1)膨脹效果顯著。與常用的UEA 膨脹劑相比,ZY 膨脹劑能夠獲得更大的膨脹效果,6%的摻合度就能使混凝土增加0.3~0.8 的自應力值,對提高混凝土的收縮力、改善混凝土開裂現象具有極為顯著的效果。
(2)ZY 膨脹劑中含堿量低。混凝土中如果摻入過量的堿就會產生骨料反應,這將嚴重影響混凝土的使用效果。而ZY膨脹劑中含堿量比較低,能夠保證混凝土在添加膨脹劑后的實用性。
(3)ZY 膨脹劑的價格低。土建工程中對材料的需求極為龐大,材料單價極為細小的波動都會使得建筑工程的成本大幅增大,而ZY 膨脹劑不僅使用效果顯著,其購買價格也較于其他型號的膨脹劑低廉。
(4)ZY 膨脹劑的適應能力更強。建筑結構施工過程中在選用混凝土膨脹劑時,會有限考慮膨脹劑的適應能力,包括對坍落度的敏感度、與其他建筑材料的契合度等。實踐證明,ZY 膨脹劑在使用過程中能夠極大程度地與水泥等建筑材料良好的契合,同時對混凝土坍落度沒有影響,這種高適應力使得ZY 膨脹劑在建筑結構施工中的使用率不斷增加。
3.工作原理。混凝土在添加膨脹劑后會產生化學反應從而使得混凝土出現膨脹的現象。這就能夠在一定程度上提升混凝土的受壓力以及約束鋼筋的受拉力。調研表明,混凝土的預壓應力與混凝土的限制膨脹率成正比例關系, 這就說明,調整膨脹劑的含量就能夠調整混凝土的預壓應力,從而提高土建工程的施工質量。
二、膨脹混凝土施工技術
1.膨脹加強帶的設置。“無縫設計”是理想狀態下的混凝土使用效果,實際施工中出現的概率極小,因此,在建筑結構施工中通常均采用膨脹混凝土為基本建筑材料,采用加強帶的施工形式來基本實現無縫施工。在設置膨脹加強帶的施工中,可以在加強帶的兩端設立防護網,這樣就能使混凝土滲入的現象得到有效地解決。同時,施工過程中必須要根據施工具體情況來進行混凝土配比, 合理適量地添加ZY 膨脹劑。只有保證膨脹混凝土的使用規格達到標準,才能從根本上保證施工的質量。結合實際建筑結構施工中頂板與加強帶對膨脹混凝土的規格要求得出下表。
表1 膨脹混凝土配合比
2.鋼筋綁扎施工注意事項。因施工需要或加強帶對工程的承重力不同,在膨脹加強帶的個別部分中要進行鋼筋綁扎施工用以提高膨脹加強帶的溫度應力。施工中要保證綁扎的鋼筋要與加強帶保持垂直,同時綁扎間距要適當大于水平結構的綁扎鋼筋。其次,還要適當延伸鋼筋的補償距離。一般建筑結構施工中均將補償鋼筋延伸到膨脹混凝土加強帶兩端。
當然,建筑結構施工中可按實際施工要求對補償鋼筋的施工技術進行微量調整, 但主要施工技術要求必須得到保證,這也是保證工程施工質量的重要手段。
3.膨脹混凝土施工。在建筑結構中應用膨脹混凝土材料的過程中應以施工實際情況以及相關行業規定為標準,對水泥、石灰、膨脹劑、外加劑的使用量應嚴格按照相關標準進行配比。只有保證施工材料的實用性才能為提高施工質量提供保障。同時,膨脹混凝土的其他施工流程上也有一定的規范。
事實證明,任何一項施工流程或施工技術的提出和推廣都是經過大量的實踐使用實例證明出來的, 是有一定的科學性的,按照必要的施工流程和技術規格進行施工是每一個施工團隊都應遵守的行業準則。
(1)混凝土攪拌。混凝土的攪拌和澆筑工程具有一定的技術性,無論是原料的配比還是攪拌時間都在一定程度上影響著膨脹混凝土的使用效果。其次,攪拌儀器的不同或建筑原料配比不同都會影響攪拌時間。例如,自落式攪拌機進行沒有添加劑的混凝土的攪拌時, 其攪拌時間應提高三十秒。而采用強制式攪拌機則增加十秒以上即可。因此,在進行混凝土攪拌施工時應按照施工方自身的實際情況進行適量的調整,以此增加混凝土的實用性,保證建筑施工質量。
(2)養護施工。膨脹混凝土的養護施工在建筑結構施工過程中極為重要,必要的膨脹混凝土養護施工是防止工程出現二次傷害的有效手段,同時,對施工完成的部位進行膨脹混凝土養護也是延長建筑使用壽命的重要措施。養護施工要在膨脹混凝土硬化三至四小時后、在頂板筑堰蓄水4 cm 處進行,養護施工要維持在15 小時以上。另一方面,在養護施工完成后中還應做好防曬保護工作,否則工程一旦出現長時間暴曬就會出現膨脹混凝土的膨脹度受到破壞或出現縫隙等現象。
三、總結
近年來我國的建筑行業得到了巨大的發展,各種新型施工技術以及施工材料不斷涌入建筑市場,雖然這在極大程度上提高了建筑施工質量,節省了建筑成本,但不合理地使用也使得劣質建筑不斷出現。為提高建筑結構工程施工質量,本文對膨脹混凝土的材料特點及施工技術進行了分析,希望能夠為膨脹混凝土施工提供技術支持。
參考文獻:
[1]宋東輝.膨脹混凝土施工的關鍵[J].科技信息,2012,(8).
關鍵詞:混凝土;裂縫;原因;控制
隨著社會的發展和城市建設步伐的加快,混凝土在城市建筑施工中的應用越來越廣泛。但是,由于混凝土是一種脆性材料,早期強度低,施工過程中極易出現裂縫缺陷,影響建筑結構的整體性和耐久性,特別是住宅工程樓板的裂縫發生后,往往會引起投訴糾紛以及索賠等。如何更好地預防混凝土裂縫的產生,保證施工工程的質量,是工程界普遍關注的問題。
一. 鋼筋混凝土梁裂縫產生原因
探究裂縫產生的原因,有針對性的采取措施,其實很多裂縫是可以克服和控制的。事實上,混凝土裂縫產生的原因非常復雜而繁多,有時甚至有多種因素共同影響。對混凝土裂縫的產生因素,大體可有以下幾種:
(一)收縮引起裂縫
在工程實際中,混凝土因收縮引起裂縫是最常見的。這類收縮可分為兩個階段。在混凝土澆筑后,水泥水化反應劇烈,分子鏈逐漸形成,水分急劇蒸發,混凝土失水收縮,這是第一個階段。在混凝土結硬以后,因其表層水分損失快,內部水分損失慢,因此產生表面收縮大,內部收縮小的不均勻收縮,表面收縮變形受到內部混凝土的約束,致使表面混凝土承受拉力,當表面混凝土承受的拉力超過其抗拉強度時,便產生裂縫,這是第二個階段。
混凝土收縮引起的裂縫大部分屬表面裂縫,裂縫寬度一般較小,且縱橫交錯,呈龜裂狀。雖然這種裂縫一般較細較淺,但對結構的強度和耐久性仍有一定的影響。要控制此類裂縫,施工時應做到嚴格控制水灰比,確保振搗密實等,尤其要注意加強養護條件,以及正確摻入外加劑。
混凝土的早期養護,主要目的在于:一方面使混凝土免受不利溫度與濕度變形的侵襲,防止有害收縮;另一方面使水泥水化作用順利進行,以期達到設計的強度和抗裂要求。
例如使用減水防裂劑,可起到以下作用:改善水泥漿稠度,減少混凝土泌水,減小收縮變形;增強水泥漿與骨料的粘結力,提高混凝土抗裂性能;提高混凝土抗拉強度和抗裂性能;改善混凝土和易性,表面易抹平,減少水分蒸發。
許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能,應在工程實踐中多進行試驗對比研究,以確定合理的外加劑類型及摻量。
(二)凍脹引起裂縫
當氣溫低于0℃時,吸水飽和的混凝土出現冰凍,游離的水轉變為冰,體積膨脹,混凝土產生膨脹應力,導致裂縫出現,并使混凝土強度降低。
冬季施工時,采用電加熱法、暖棚法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法養護以及在混凝土拌和時摻入防凍劑等,都可有效防止凍脹裂縫的出現。
(三)基礎變形引起裂縫
由于基礎的變形,使結構中產生附加應力,當超出混凝土結構的抗拉強度時,便可導致混凝土出現裂縫。要避免此類裂縫,應切實掌握地質情況,深入進行地質勘察,以及嚴密監控基礎變化,采取相應措施防止基礎變形。
(四)施工不當引起裂縫
在結構混凝土澆筑及預制構件制作、吊裝、運輸的過程中,若施工工藝不合理,施工質量低劣,容易出現各種各樣的裂縫,如:
已綁扎的上層鋼筋受到踩踏,使鋼筋保護層過厚,導致構件有效高度減小,形成方向與受力鋼筋垂直的裂縫;施工時拆模過早,導致混凝土強度不足,使得構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫;現澆混凝土模板支架剛度不足,澆筑混凝土后支架發生不均勻沉降,導致混凝土出現裂縫;混凝土分層或分段澆筑時,接頭部位處理不當,致使新舊混凝土施工縫處出現裂縫;對裝配式結構,懸臂過長,運輸中受到劇烈碰撞,吊裝點位置不當等,均有可能使混凝土產生裂縫;混凝土振搗不密實,不均勻,出現蜂窩、麻面、空洞,成為裂縫的起源;混凝土攪拌、運輸時間過長,引起坍落度過低,致使出現收縮裂縫;混凝土養護環境達不到要求,致使表面出現不規則的收縮裂縫。
(五)荷載過大引起裂縫
混凝土結構在設計時均有其特定的承受荷載限制,如果結構承受過大負荷,超出其允許范圍,則極易產生裂縫,這種裂縫往往是混凝土結構破壞的開始,如果沒有引起足夠重視,甚至可能帶來災難性的后果。
在設計階段,結構設計時荷載漏算,計算模型不夠合理,受力假設與實際情況不符,配筋計算有誤,設計斷面過小等等都有可能使結構混凝土產生裂縫。
在施工階段,過多地堆放施工機具材料,對預制結構不考慮其結構受力特點隨意翻轉起吊,不按設計圖紙進行施工,擅自更改結構施工順序等等,也很有可能使結構混凝土產生裂縫。
在使用階段,承受的荷載超出設計范圍,受到劇烈碰撞,發生大風、地震等,都極有可能使結構混凝土產生裂縫。二. 裂縫的控制措施
設計方面
① 在建筑設計中對于處于約束狀態下的結構,沒有足夠的變形余地時,應采取的有力措施防止裂縫發生,對于結構完全處于自由變形無約束狀態下,有足夠變形余地時亦應采取措施防止裂縫。
② 設計中應盡量避免結構斷面突變帶來的應力集中。如因結構或造型方面原因等而不得以時,應充分考慮采用加強措施。
③ 積極采用補償收縮混凝土技術在常見的混凝土裂縫中,有相當部分都是由于混凝土收縮而造成的。要解決由于收縮而產生的裂縫,可在混凝土中摻用膨脹劑來補償混凝土的收縮,實踐證明,效果是很好。
④ 重視對構造鋼筋的認識在結構設計中,設計人員應重視對于構造鋼筋的配置,特別是于樓面、墻板等薄壁構件更應注意構造鋼筋的直徑和數量的選擇。
材料選擇和混凝土配合比設計方而
① 根據結構的要求選擇合適的混凝土強度等級及水泥品種、等級,盡量避免采用早強高的水泥。
② 選用級配優良的砂、石原材料,含泥量應符合規范要求。
③ 積極采用摻合料和混凝土外加劑。摻合料和外加劑目標已作為混凝土的第五、六大組份,可以明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。
④ 正確掌握好混凝土補償收縮技術的運用方法。對膨脹劑應充發考慮到不同品種、不同摻量所起到的不同膨脹效果。應通過大量的試驗確定膨脹劑的最佳摻量。
現場操作方面
① 澆搗工作
澆搗時,振搗捧要快插慢拔,根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間,避免過振或漏振,應提倡采用二次振搗、二次抹面技術,以排除泌水、混凝土內部的水分和氣泡。
② 混凝土養護
在混凝土裂縫的防治工作中,對新澆混凝土的早期養護工作尤為重要。以保證混凝土在早期盡可能少產生收縮。主要是控制好構件的濕潤養護,對于大體積混凝土,有條件時宜采用蓄水或流水養護。
③ 混凝土的降溫和保溫工作
對于大體積混凝土,施工時應充分考慮水泥水化熱問題。采取必要的降溫措施(埋設散熱孔、通水排熱等),避免水化熱高峰的集中出現、降低峰值。澆搗成型后,應采取必要的蓄水保溫措施,表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養護,以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。
④ 避免在雨中或大風中澆灌混凝土
⑤ 對于地下結構混凝土,盡早回填土,對減少裂縫有利。
【關鍵詞】建筑工程;鋼筋;混凝土;施工;注意問題
鋼筋的混凝土在施工方面是整個建筑工程施工的重要分支,由于建筑具有較為復雜的施工條件限制,致使施工出現多重困難與問題,經常出此案裂縫與滲漏等主要問題。因此,混凝土的工程質量影響著鋼筋建設的結構,還包括對建筑的承載力與耐壓力。這些都是施工質量的重要參數,而施工的細節有決定著建筑的整體性與質量。只有混凝土保證施工的均勻度,才能減少施工問題的出現,進而保證工程建設的完整性與可靠性,并達到施工對質量的要求。
一、鋼筋混凝土在施工中應該注意的多個問題
(一)框架結構的問題
1.鋼筋捆扎的注意事項。建筑的柱子在施工中要與墻體之間用鋼筋完成捆綁工作,但要有專業的施工人員去校準,并要確保彎鉤的彎度為135度,同時要鉤住其在水平方向、豎直方向上的鋼筋。然而,梁筋比較容易受彎鉤的彎曲程度影響,所以要確準它的位置。對于豎直方向的鋼筋經常出現偏位的問題,為了校準其位置,在底部加設箍筋,用電焊的形式將其固定,并調整筋的位置使其產生均勻的間距,防止鋼筋隨時產生移位,影響建筑框架的結構。
2.混凝土的規范施工問題。根據國家對混凝土的結構施工要求,需要對抗震進行周密的設計,并保證各項施工的技術達到相關的要求。在規范的施工中,鋼筋的配量與防震的等級之間具有直接的關系,對緊密區涉及實施高標準的配箍率,在選擇截面的形式時必須保證合理性。因此,在實際的施工中,混凝土的結構一定要保證規范的施工。它對柱的構造、定量的構架等,都有施工質量的要求。只有規范的施工,才能提升工程的質量。
3.注意鋼筋、混凝土的結構。工程的鋼筋、混凝土在結構上,承載著建筑的重力。其中包括:薄殼的結構、板模結構以及現澆結構等,構成了鋼筋、混凝土的整體結構。鋼筋在結構中承載著建筑的拉力,而混凝土在結構中承載著建筑的壓力。因此,只有使結構兼具耐壓、穩固等優良特性,才能為工程在結構上提供可靠的質量保障。它的結構通常有:整體式、裝配式兩種。前者需要在工程的建筑現場增加模板、鋼筋,利用混凝土澆島而成;后者是利用事先制作好的匹配構件拼裝而實現的。所以,要在施工中注意鋼筋、混凝土的結構。
(二)混凝土的材料控制問題
在建筑工程的實際施工現場,應控制好混凝土的材料。只有通過控制器材料的質量,才能解決現有的施工問題。對混凝土的材料實施控制主要是:水泥與外加劑,必須要保證合理的配比。對于水泥而言,應將在進工程現場的初期檢查其種類、等級、批號以及包裝的日期,對于出廠日期已超過三個月以上的水泥,實施二次復檢的排查工作,進而保證水泥基礎材料的質量;而外加劑的控制,需要依照國家的規定實施質量的控制工作。對于外加劑的作用主要是在冬季條件下,提升混凝土的前期施工強度,并在炎熱氣流下,滯后混凝土凝固的時間,為澆筑工作提升和易性與方便性。
(三)混凝土的攪拌問題
在施工的混合、復雜條件下,混凝土在實施攪拌工序之前,會利用水潤濕攪拌機的內壁。在攪拌的初期,應將石子材料的使用量降半,以免由于砂漿造成損失。在攪拌后期清理混凝土材料時,應盡可能的清凈,這是混凝土對攪拌的基礎要求;在投料方面,正確的順序為先投放砂石,在注入水泥與砂石的混合物,最后實現攪拌的工作;在攪拌的時間控制方面,應該先稀釋外加劑的濃度,在攪拌到要求的時間半數之后,再次投放外加劑的溶液,并持續攪拌到設定的時間為止。而對于不同材質的混凝土材料,其加班的投放方式與時間都存在差異性。因此,應注意混凝土的攪拌細節,避免出現攪拌的諸多問題。
(四)鋼筋、混凝土的養護問題
在鋼筋、混凝土的施工工序中,對其實施養護是重要的工序之一。若對施工部及時的實施養護,或由于養護的方法不當都會帶來很嚴重的施工問題,進而導致其表面出現裂縫與硬化的現象。主要是在夏季裂縫表現的極為明顯,因而在不養護的條件下其強度會下降很大的幅度。因此,對于養護問題應采取有效的辦法,通過塑膜對混凝土的表面進行封閉式的養護;或采用噴養護液的辦法達到養護的目的;亦或是利用澆水的形式使混凝土的表面保持濕潤的狀態,并且至少需要一周的時間。故此,對鋼筋、混凝土實施養護最應注意的重要施工問題。
二、面對施工問題的解決方案
在建筑工程的施工操作中,面對以上諸多的注意事項,最佳的解決方案是:合理的使用施工的模板、以及加強改善鋼筋、混凝土的框架結構。對于解決方案的實施,基于施工結構的復雜、多樣性,致使模板的施工直接影響了工程的質量。而實施密集的鋼筋排列施工,會對現場的施工造成很大的作業難度,不利于進行捆扎等作業方式。通過實踐的總結,模板的構件應經過準確、精細的計算,以最優化、合理化的原則對模板實施使用。另外,在施工中不僅要加強設計的工作,還要同時改善其鋼筋、混凝土的工程框架結構,以此避免其結構在構造上出現不合理的現象,進而使柱表現為長短不一,極其影響混凝土等結構的安全性。因而,在建筑的整體施工中,對于結構中帶有外立窗的框架,應及時增設實現窗連接的梁,提升其結構的穩定性能。若是構建較大跨度的混凝土結構,會涉及較大面積的柱網,因而應適宜的增加鋼筋在混凝土中的數量,同時提升鋼筋的配率,也是增強結構穩定性的解決策略。
總結:
由于在建筑工程中表現出眾多的鋼筋、混凝土問題,為了工程的安全與穩定之見,應通過建筑企業在部門之間進行協調,并運用當前國家嚴格規定的施工標準,去規范施工的各項操作,以從根源上解決施工問題。在注意事項中,要對問題進行有效的解決與防范措施,將施工的工作細化,及時關注施工問題為工程帶來的質量影響。只有合理運用施工材料與模板,進而加強與穩固鋼筋、混凝土的施工結構,使鋼筋與混凝土的使用具有一定的適宜性,保證高質量的完成工程的施工任務。
參考文獻:
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[3]程昌明.關于建筑工程中的鋼筋混凝土施工問題探討[J].江西建材施工技術,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.
關鍵詞: 溫度裂縫;基礎底板大體積混凝土;結構整體性和耐久性
Key words: temperature crack;mass concrete of foundation slab;structural integrity and durability
中圖分類號:TU755 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2016)24-0182-02
1 課題研究背景
沿海地區填海造陸不斷擴展,高層建筑建設中混凝土結構越來越復雜,大體積混凝土的應用日益廣泛。當前裂縫在混凝土施工中已經極其常見,尤其是在大體積混凝土施工中更是屢見不鮮。由于混凝土中出現裂縫可能會危機整個建筑物的質量安全,因此很多學者都紛紛致力于研究如何解決好大體積混凝土裂縫的預防和控制問題,以期更高效安全地開展工程建設。
2 主要研究內容
本課題旨在研究基礎底板大體積混凝土裂縫控制技術在混凝土施工中的應用。對應項目是平潭協和醫院(一期)工程項目。結合平潭協和醫院基礎底板大體積混凝土施工情況,指出了大體積混凝土施工的難點在于防止混凝土表面裂縫的產生。分析了大體積混凝土裂縫產生的原因,并從材料選用、施工措施兩方面提出了大體積混凝土裂縫控制的措施,保證了大體積混凝土的施工質量。
研究內容有以下方面:大體積混凝土裂縫產生的原因;大體積混凝土裂縫控制措施。
3 工程概況
福建某三甲醫院位于吹砂填海的場地環境中,總建筑面積154310.62m2,主樓17層約80m高,設二層地下室。本工程基礎部分為樁-筏基礎,承臺混凝土厚為:1400mm-2500mm,地下二層底板混凝土厚600mm,共計17757.69m3。在《大體積混凝土施工規范》(GB 50496-2009)中對大體積混凝土有如下規定:混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土,或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土為大體積混凝土。本工程承臺混凝土屬于大體積混凝土。由于大體積混凝土施工具有水化熱高、收縮量大、容易開裂等特點,本工程混凝土施工的一大難點就是地下室承臺大體積混凝土澆筑。大體積混凝土施工重點主要是將溫度應力產生的不利影響減少到最小,防止和降低裂縫的產生和發展。
4 大體積混凝土裂縫產生原因
大體積混凝土施工的主要技術難點是防止混凝土表面裂縫的產生。大體積混凝土因為截面大、水泥的用量大、內外溫差大、溫度收縮應力大、水泥水化釋放大量的水化熱,其溫度變化較大,再加上混凝土的導熱性能較差,外部熱量散失較快,而內部熱量不易散失,使得混凝土各個部位之間的溫度差越來越大,從而產生較大的溫度應力,導致了溫度裂縫的出現。這類溫度裂縫主要有兩種:表面裂縫和貫通裂縫。這兩種裂縫程度不同,但都會危機混凝土的質量,屬于有害裂縫。依據大體積混凝土施工規范,做好大體積混凝土測溫記錄、大體積混凝土養護,是保證大體積混凝土施工質量的關鍵因素。
5 大體積混凝土裂縫控制措施
由于溫差的作用混凝土施工中裂縫在所難免,但裂縫并不是完全沒有辦法預防和解決的,比如采用摻加粉煤灰等手段就可以一定程度上降低混凝土的溫差,一定程度上減少裂縫出現的可能性,具體而言,大體積混凝土裂縫控制措施主要包括如下幾個方面:
5.1 降低水泥水化熱
由于混凝土的熱量大部分來自水泥水化熱,所以采取有效措施降低水泥水化熱,能夠有效降低混凝土的熱量,具體應做到以下方面:一是盡量選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥配制混凝土;二是科學合理設計混凝土配合比;三是選用適宜的骨料;四是選用中粗砂,改善混凝土的和易性等。此外,還應該安排專人負責測量塌落度,確保塌落度始終處于合理范圍內。
5.2 降低混凝土入模溫度
澆筑大體積混凝土時應選擇較適宜的氣溫,本工程地下室大體積混凝土施工集中于11月至次年2月,避開了夏季高溫炎熱天氣,有利于減少溫度裂縫。摻加相應的緩凝型減水劑以降低混凝土的入模溫度;在混凝土入模時, 還可以采取強制通風措施,加速模內熱量的散發。
5.3 加強施工中的溫度控制
在混凝土澆筑之后,做好混凝土的保溫保濕養護,以使混凝土緩緩降溫,充分發揮其徐變特性,減低溫度應力。由于平潭地區冬季風力較大,為了避免出現急劇的溫度梯度變化,當氣溫較低時應采取措施保溫覆蓋。同時合理確定拆模時間,加強測溫和溫度監測。混凝土內外溫差應控制在25℃以內,混凝土表面溫度與大氣溫度差應控制在20℃以內,并及時調整保溫及養護措施,使混凝土的溫度梯度和濕度不致過大,以有效控制有害裂縫的出現;合理安排施工程序,混凝土在澆筑過程中應均勻上升,避免混凝土堆積高差過大。
5.4 提高混凝土的抗拉強度
提高混凝土的抗拉強度具體應做到以下方面:一是在混凝土拌制時必須嚴格控制砂、石的含泥量,將石子含泥量控制在1%以下,中砂含泥量控制在2%以下,減少因砂、石含泥量過大對混凝土抗裂的不利影響;二是改善混凝土施工工藝,可采用二次投料法、二次振搗法、澆筑后及時排除表面積水和最上層泥漿等方法;三是加強早期養護,提高混凝土早期及相應齡期的抗拉強度和彈性模量;四是在大體積混凝土基礎表面及內部設置必要的溫度配筋,以改善應力分布,防止裂縫的出現。
5.5 摻加適當的外加劑,以增加混凝土的抗裂性能
本工程地下室大體積混凝土經試驗試配后選擇摻加SY-KS多功能抗侵蝕防腐劑,SY-R防腐蝕阻銹劑,SY-T復合纖維抗裂劑作為外加劑,以保證混凝土的抗裂性及耐久性。
SY-KS型多功能抗侵蝕防腐劑摻入混凝土后,能提高混凝土的抗裂性、護筋性、耐侵蝕性、抗凍性、耐磨性以及抗堿-骨料反應性能,從而達到有效提高混凝土結構耐久性,是保證或延長混凝土結構工程的服役年限和壽命的首選耐久性外加劑。
SY-R防腐蝕阻銹劑能夠有效抑制混凝土中鋼筋或其他預埋金屬物銹蝕,使混凝土更加密實,減少裂縫,從而達到很好的防腐阻銹效果,同時可抑制混凝土的碳化,提高混凝土的耐久性。適用于普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土,與常用摻合料與常用減水劑有較好的相容性。
SY-T復合纖維抗裂劑是將高效微膨脹抗裂劑、高強阻銹纖維、特效增強劑等多種功能組分復合而成的特效混凝土外加劑;多種功能材料在提高混凝耐久性能方面取長補短,產生超疊加效應,能有效提高混凝土耐久性。
經試配試驗,確定三種外加劑摻量分別為SY-KS型多功能抗侵蝕防腐劑摻量為24kg/m3、SY-R防腐蝕阻銹劑摻量為15kg/m3、SY-T復合纖維抗裂劑摻量為24kg/m3。
6 效應證明
中國中鐵航空港建設集團有限公司負責的平潭協和醫院項目地下室混凝土施工過程中使用了大體積混凝土裂縫控制技術,并取得了可觀的經濟效益,主要體現在:
6.1 經濟效益方面
大體積混凝土裂縫控制技術在混凝土澆筑中的應用技術研究,能夠達到施工方便,保證施工質量,加快施工速度,提高工作效率,節省人力成本,從而降低工程造價的預期效果。
節省人工費、機具租賃費、材料費、縮短工期帶來效益:
縮短工期合計按30天計算。
人工費節約:30天×30人×200元/天=180000元。
機具租賃費:30天×20000元/天=600000元。
材料費:30天×4000元/天=120000元。
合計:90萬元。
6.2 環保和節能效益方面
①環保方面:用該科研技術施工不會產生污染環境的廢棄物,無毒、無刺激性,不會損害工人身體。施工現場嚴格控制人為噪音,進入施工現場不得高聲叫喊、限制高音喇叭使用,最大限度的減少擾民。施工噪音遵守《建筑施工場界噪音限值》(GB12523―90)。
②節能方面:做好混凝土養護工作,夏季采取蓄水法進行保溫養護,冬季采取覆蓋草簾墊及塑料薄膜法進行保溫。每天施工完后及時將未覆蓋的材料臨時覆蓋,以防夜間被雨淋濕。綜合能耗比一般施工方法降低20%左右。
6.3 社會效益方面
平潭協和醫院地下室大體積混凝土工程無論是施工進度,還是施工質量,均處于較高水平,確保了該工程順利、圓滿竣工,取得了良好的社會效益。
本工程大體積混凝土采用溫控施工技術,在大體積混凝土材料的選用、配合比優化、拌制、運輸、澆筑、保溫養護及施工過程中混凝土澆筑內部溫度和溫度應力的監測等環節,采取了一系列的技術措施,并在施工過程中多觀察、多比較,出現問題后多分析、多總結,結合多種預防處理措施,有效地控制和避免了大體積混凝土裂縫的產生,保證了本工程地下室主體結構混凝土工程的施工質量。
7 推廣應用前景
該工程為同類項目積累寶貴的施工經驗,其成果具有重要的理論意義和工程實用價值,為以后工程中類似問題的解決積累了大量的寶貴的實踐經驗,有著很廣闊的應用前景。
8 成果總結
大體積混凝土因為截面大、水泥的用量大、內外溫差大、水泥水化釋放大量的水化熱,將會產生較大的溫度變化,從而產生了溫度裂縫,使大體積混凝土施工質量得不到保證。
本工程大體積混凝土采用溫控施工技術,在大體積混凝土材料的選用、配合比優化、拌制、運輸、澆筑、保溫養護及施工過程中混凝土澆筑內部溫度和溫度應力的監測等環節,采取了一系列的技術措施,并在施工過程中多觀察、多比較,出現問題后多分析、多總結,結合多種預防處理措施,有效地控制和避免了大體積混凝土裂縫的產生,保證了本工程地下室主體結構混凝土工程的施工質量。
參考文獻:
[1]周國強,肖文,李古暄.大體積混凝土配合比設計與綜合溫差控制技術[J].施工技術,2005(05).
【關鍵詞】公路工程;混凝土裂縫;防治
引言
混凝土因其原料豐富,價格低廉,生產工藝簡單,同時抗壓強度高,耐久性好,強度等級范圍寬等特點,成為公路工程最普遍的建筑材料之一。然而,由于混凝土施工不當及其在荷載或溫濕度作用下會產生變形的特點,導致公路工程易于損壞,出現裂縫。公路工程中裂縫的出現,影響了公路的質量及使用壽命,使交通安全存在隱患,甚至危害到人身安全。要想控制公路混凝土裂縫的產生,就必須對其形成原因進行全面的分析、總結,以便施工中做出行之有效的控制方法,保證工程的質量。
一、公路工程施工中混凝土裂縫的類型
1.塑性收縮裂縫
塑性收縮裂縫是指混凝土在凝結之前,表面因失水較快產生收縮而出現的裂縫。這種裂縫受高溫或較大風力的影響,混凝土表面失水過快,造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮,而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮,因此產生龜裂。較短的裂縫一般長20~30cm,較長的裂縫可達2~3m,寬1~5mm。混凝土中蒸發和吸收水分的速度越快,塑性收縮裂縫越容易產生。
2.沉降型收縮裂縫
沉降型收縮裂縫主要有兩種:一種是由于混凝土骨料沉降時受到阻礙(如鋼筋、模板)而產生的,在施工過程中如果模板綁扎的不好、模板沉陷、移動時會出現此類裂縫;二種是由于結構地基土質不勻、松軟或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫,裂縫呈梭形,其走向與沉陷情況有關,一般沿與地面垂直或呈30~45°角方向發展,較大的沉陷裂縫,往往有一定的錯位,裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。
3.溫度裂縫
混凝土具有熱脹冷縮性質,主要特征是隨溫度變化而擴張或合攏,混凝土澆筑后,聚積在內部的水泥水化熱不易散發,造成混凝土的內部溫度升高,而混凝土表面散熱較快,這樣就形成內外的較大溫差,較大的溫差造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時,混凝士表面就會產生裂縫。這種裂縫多發生在混凝土施工中后期,在進行蒸汽養護或冬季施工措施不當,混凝土驟冷驟熱,內外溫度不均,易出現裂縫。
4.人為導致的裂縫
A.使用不合格的原材。混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。混凝土所采用材料的質量不合格,可能導致結構出現裂縫。
B.施工工藝不過關。在鋼筋混凝土結構澆注、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中,若施工工藝不合理,施工質量低劣,可能產生各種形式的裂縫,特別是細長薄壁結構更容易出現裂縫。
C.養護不到位。混凝土養護,特別是早期養護質量與裂縫的關系密切。早期表面干燥或早期內外溫差較大更容易產生裂縫。
二、公路工程施工中混凝土裂縫形成的原因
1.設計問題
設計中未充分考慮混凝土構件的收縮變形,采用的混凝土等級過高,造成用灰量過大,對收縮不利。設計結構對構件施加預應力不當,造成構件的裂縫(偏心、應力過大)等,構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中,構造處理不當等因素容易導致砼開裂,設計中構造鋼筋配置過少或過粗等引起構件裂縫(如墻板、樓板)。
2.材料質量問題
材料問題主要是所選的材料不符合其質量要求。公路工程中的偷工減料,混泥土所選材料的不合格,是路面出現裂縫的一個重要原因。
A.砂石含泥量超過規定,不僅降低混凝土的強度和抗滲性,還會使混凝土干燥時產生不規則的網狀裂縫;
B.拌和水及外加劑不合格。采用海水或含堿泉水拌制混凝土,或采用含堿的外加劑,可能對堿骨料反應有影響;
C.水泥強度不夠,受潮或者超期等。所選水泥不符合國家現行標準《普通硅酸鹽水泥》(GB175-92)、《礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥》(GB1344-92)。
3.施工工藝問題
混凝土是一種人造混合材料,其質量好壞的一個重要標志是成型后混凝土的均勻性和密實程度。因此混凝土的攪拌、運輸、澆灌、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能是裂縫產生的直接或間接成因。模板構造不當,漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過早拆模等都可能造成混凝土開裂。施工過程中,鋼筋表面污染,混凝土保護層太小或太大,澆灌中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。
三、公路施工中混凝土裂縫的防治對策
混凝土表面裂縫易發展成破壞性裂縫,對建筑結構的危害是巨大的,對混凝土裂縫的檢查和處理工作十分困難。預防混凝土裂縫,必須對原材料、澆筑過程、養護和表面保護進行嚴格控制,防止混凝土早齡期表面裂縫的發生。
1.嚴格控制原材料,減少混凝土自身收縮
科學設計配合比,確定適且的水灰比、水泥用量、砂率。大體積混凝土配比設計要考慮選用適宜的摻和料和緩凝減水型外加劑,減少混凝土單位用水量,降低水泥早期水化熱。水泥使用前應進行檢測,細骨料宜選用中砂,細度模數控制在2.4-3.0,粗骨料級配應合理,減小粗骨科空隙率,在滿足施工要求前提下,粗骨料最大粒徑盡量增大,以節約水泥,提高混凝土密實度。
2.加強施工過程的控制
拌制混凝土時,必須嚴格遵守實驗室簽發的配料單進行配料,水、水泥、砂、石子均應以重量計,不得以車、锨數計量;高溫季節應控制好混凝土澆筑時間;降低混凝土澆筑溫度,運輸時對運輸車進行遮陽防曬和保溫措施;混凝土澆筑倉面要遮陽,減少混凝土冷量損失;在混凝土初凝前進行二次抹壓,消除因混凝土干縮。混凝土澆筑時應防止離析現象,振搗應均勻、適度;加強混凝土溫度的監控,及時采取防護措施。
3.養護和表面保護
澆筑完畢12h后即可開始養護,養護時間不得低于14d。高溫季節和重要部位應適當加長養護時間,并用保水材料覆蓋。嚴禁陽光直射新澆混凝土表面,充分養護是防止混凝土干縮裂縫的重要措施。冬季澆筑混凝土拆模時間不宜過時,一般在5d左右。拆模后應立即對混凝土面進行保溫。防止混凝土突然暴露在寒冷的空氣中產生溫度裂縫。冬季混凝土嚴禁灑水養護,應采取噴涂養護劑、覆蓋保水材料等措施。
4.基礎地基加固
開挖基槽時,要注意不擾動其原狀結構。加強地基的檢查與驗收工作,基坑開挖后應及時通知勘察及設計單位到現場驗收,對較復雜的地基,設計方在基坑開挖后應要求勘察補鉆探,當探出有不利的地質情況時,必須先對其加固處理,并經驗收合格后,方可進行下一步施工。
結語
公路建設的速度關系到我國的經濟發展,因此我們只有提高我國的公路建設的科技水平,才能建設更好的公路,混凝土裂縫問題一直影響著公路工程的施工質量,在混凝土生產以及施工過程中有針對性地采取預防措施,盡可能采取有效的技術措施控制裂縫,使結構盡量不出現裂縫,以確保工程質量,使公路具備良好的耐久性和結構穩定性,從而為我國的社會發展提供強大的交通運輸支持。
參考文獻
[1]袁錦根;余志武主編.鋼筋混凝土結構設計基本原理.中國鐵道出版社.2003.02.
[2]公路工程質量問題及防治措施百問[M].人民交通出版社, 2002.12
關鍵詞: 混凝土 溫度應力 裂縫 控制
在現場施工過程中,經本人長期觀察,凡是框架大部分工程(含房屋、廠房、橋梁等),尤其是在跨度大于4米的框架建筑中,混凝土的施工裂縫為常見的通病,在多數工程中,現場施工員及技術人員對此無過多關注,特擬本文以提高對其關注并采取相應措施以確保工程質量。
一、混凝土養護
混凝土澆筑完畢12H以內就應開始養護。
干硬性混凝土應于澆筑完畢后立即進行養護。自然養護分灑水養護和噴涂薄膜養生液養護兩種。
灑水養護即用草簾等將混凝土覆蓋,經常灑水使其保持濕潤。養護時間長短取決于水泥品種,普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土,不少于7D;摻有緩凝型外加劑或有抗滲要求的混凝土不少于14D,灑水次數以能保證濕潤狀態為宜。
噴涂薄膜養生液養護適宜于不宜灑水養護的高聳構筑物和大面積混凝土結構。它是將過氯乙烯樹脂塑料溶液用噴槍涂在混凝土表面上,溶液揮發后在混凝土表面形成一層塑料薄膜,將混凝土與空氣隔絕,阻止其中十份的蒸發以保證水化作用的正常進行。有的薄膜在養護完成后能自行老化脫落,否則不宜于噴灑在以后要做粉刷的混凝土表面上。
在夏季,薄膜成型后要防曬,否則易產生裂紋。地下建筑或基礎,可在其表面涂刷瀝青乳液以防止混凝土內水份蒸發。至于拆膜,當設計無要求時,側膜只要能保證混凝土表面和棱角不致因拆膜而損壞即可拆除。
二、混凝土裂縫產生及防治
混凝土裂縫產生的主要原因是溫度和濕度的,混凝土在施工階段常受外界氣溫變化的影響。混凝內部溫度為水泥水化熱的絕熱溫度和澆筑溫度二者的疊加值,其中澆筑溫度與外界溫有直接關系。一般而言,外界氣溫愈高, 混凝土在硬化期間水泥放出大量水化熱,混凝土的澆筑溫度也愈高,當氣溫下降,會大大增加外層混凝土混凝土內部的溫度梯度,造成溫差和溫度應力,使大體積混凝土出現裂縫。為了防止裂縫,減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。
1、控制溫度的措施如下:
(1)采用改善骨料級配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;
(2)拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;
(3)熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;
(4)在混凝土中埋設水管,通入冷水降溫;
(5)規定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度;
(6)施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構,在寒冷季節采取保溫措施;
改善約束條件的措施是:
①合理地分縫分塊;
②避免基礎過大起伏;
③合理的安排施工工序,避免過大的高差和側面長期暴露;
2、此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強養護,防止表面干縮,特別是保證混凝土的質量對防止裂縫是十分重要,應特別注意避免產生貫穿裂縫,出現后要恢復其結構的整體性是十分困難的,因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發生為主。
在混凝土的施工中,為了提高模板的周轉率,往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當混凝土溫度高于氣溫時應適當考慮拆模時間,以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模,在表面引起很大的拉應力,出現“溫度沖擊”現象。在混凝土澆筑初期,由于水化熱的散發,表面引起相當大的拉應力,此時表面溫度亦較氣溫為高,此時拆除模板,表面溫度驟降,必然引起溫度梯度,從而在表面附加一拉應力,與水化熱應力迭加,再加上混凝土干縮,表面的拉應力達到很大的數值,就有導致裂縫的危險,但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料,如泡沫海棉等,對于防止混凝土表面產生過大的拉應力,具有顯著的效果。
3、為保證混凝土工程質量,防止開裂,提高混凝土的耐久性,正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。例如使用減水防裂劑,其主要作用為:
(1)混凝土中存在大量毛細孔道,水蒸發后毛細管中產生毛細管張力,使混凝土干縮變形。增大毛細孔徑可降低毛細管表面張力,但會使混凝土強度降低。這個表面張力理論早在六十年代就已被國際上所確認。
(2)水灰比是影響混凝土收縮的重要因素,使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%。
(3)水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素,摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少15%的水泥用量,其體積用增加骨料用量來補充。
(4)減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度,減少混凝土泌水,減少沉縮變形。
(5)提高水泥漿與骨料的粘結力,提高的混凝土抗裂性能。
(6)混凝土在收縮時受到約束產生拉應力,當拉應力大于混凝土抗拉強度時裂縫就會產生。減水防裂劑可有效的提高的混凝土抗拉強度,大幅提高混凝土的抗裂性能。
(7)摻加外加劑可使混凝土密實性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,減少碳化收縮。
(8)摻減水防裂劑后混凝土緩凝時間適當,在有效防止水泥迅速水化放熱基礎上,避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。
(9)摻外加劑混凝土和易性好,表面易摸平,形成微膜,減少水分蒸發,減少干燥收縮。
許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能,我們在工程實踐中應多進行這方面的實驗對比和研究,比單純的靠改善外部條件,可能會更加簡捷、經濟。
實踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。
4、溫度應力觀點出發,保溫應達到下述要求:
防止混凝土內外溫度差及混凝土表面梯度,防止表面裂縫。
防止混凝土超冷,應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩定溫度。
防止老混凝土過冷,以減少新老混凝土間的約束。
混凝土的早期養護,主要目的在于保持適宜的溫濕條件,以達到兩個方面的效果,一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲,防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進行,以期達到設計的強度和抗裂能力。
適宜的溫濕度條件是相互關聯的。混凝上的保溫措施常常也有保濕的效果。從理論上分析,新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發等原因常引起水分損失,從而推遲或防礙水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養護的關鍵時期,在施工中應切實重視起來。