什么是大体积混凝土 ,对大体积混凝土原材料和配合比的要求与规定,大体积混凝土裂缝形成原因
1. 什么是大体积混凝土
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,称之为大体积混凝土。
现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大,最小断面的任何一个方向的尺寸最小为1m。它的表面系数比较小,水泥水化热释放比较集中,内部升温比较快。混凝土内外温差较大时,会使混凝土产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用。
2. 大体积混凝土所用的原材料应符合下列规定:
(1)水泥宜采用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,水泥的3d和7d水化热应符合现行国家标准《中热硅酸盐水泥 低热硅酸盐水泥 低热矿渣硅酸盐水泥》GB 200规定。当采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时,应掺加矿物掺合料,胶凝材料的3d和7d水化热分别不宜大于240kJ/kg和270kJ/kg。水化热试验方法应按现行国家标准《水泥水化热测定方法》GB/T 12959执行。
(2)粗骨料宜为连续级配,最大公称粒径不宜小于31.5mm,含泥量不应大于1.0%。
(3)细骨料宜采用中砂,含泥量不应大于3.0%。
(4)宜掺用矿物掺合料和缓凝型减水剂。
采用低水化热的胶凝材料,有利于限制大体积混凝土由于温度应力引起的裂缝。粗骨料粒径太小则限制混凝土变形作用较小。掺用缓凝型减水剂有利于缓解温升,起到温控作用。
3. 当采用混凝土60d或90d龄期的设计强度时,宜采用标准尺寸试件进行抗压强度试验。
由于采用低水化热的胶凝材料有利于限制大体积混凝土由于温度应力引起的裂缝,所以大体积混凝土的胶凝材料中往往掺用大量粉煤灰等矿物掺合料,使混凝土强度发展较慢,设计采用混凝土60d或90d龄期强度也是合理的。当标准养护时间和标准尺寸试件未能两全时,维持标准尺寸试件比较合理。
4. 大体积混凝土配合比应符合下列规定:
(1)水胶比不宜大于0.55,用水量不宜大于175kg/m3;水胶比大,用水量多对限制裂缝不利。
(2)在保证混凝土性能要求的前提下,宜提高每立方米混凝土中的粗骨料用量;砂率宜为38%~42%;混凝土中粗骨料较多有利于限制胶凝材料硬化体的变形作用。
(3)在保证混凝土性能要求的前提下,应减少胶凝材料中的水泥用量,提高矿物掺合料掺量,矿物掺合料掺量应符合本规程规定。因为水泥水化热相对较高,所以大体积混凝土中往往掺用大量粉煤灰,减少胶凝材料中的水泥用量,以达到降低水化热的目的。
5. 在配合比试配和调整时,控制混凝土绝热温升不宜大于50℃。可在配合比试配和调整时通过混凝土绝热温升测试设备测定混凝土的绝热温升,或通过计算求出混凝土的绝热温升,从而在配合比设计过程中控制混凝土绝热温升。
6. 大体积混凝土配合比应满足施工对混凝土凝结时间的要求。延迟混凝土的凝结时间对大体积混凝土施工操作和温度控制有利,大体积混凝土配合比设计应重视混凝土的凝结时间。
7. 大体积混凝土裂缝形成原因
大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同,分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面,可能破坏结构的整体性和稳定性,其危害性是较严重的;而深层裂缝部分地切断了结构断面,也有一定危害性;表面裂缝一般危害性较小。
产生裂缝的主要原因有以下几方面:
(1)水泥水化热;水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。由于混凝土结构表面可以自然散热,实际上内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初3~5天。
(2)外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差,这对大体积混凝土是极为不利的。
温度应力是由于温差引起温度变形造成的;温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60~65℃,并且有较长的延续时间。因此,应采取温度控制措施,防止混凝土内外温差引起的温度应力。
(3)混凝土的收缩
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的,而约80%的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。