0 引言
冬期是混凝土工程质量事故的多发季节,而且有明显的滞后性,即冬期浇筑的混凝土出现质量问题时,多在春融或后期呈现。由于事故发现较晚,所以处理难度较大。冬期混凝土施工关键是控制混凝土的裂缝。裂缝危害性很大,这些裂缝破坏了结构的整体性,改变了设计安排的应力分布图形及混凝土的受力条件,从而有使局部甚至整体结构发生破坏的可能,即使是一般的表面裂缝对混凝土的耐久性也是有损害的,出现裂缝的结构温度应力迭加,对整体结构的应力状态,在运行阶段具有不可忽视的影响,所以控制裂缝的产生,对于冬期混凝土施工具有深远影响。
1 混凝土冬期裂缝出现时期
1.1 初期阶段裂缝 初期是混凝土浇筑成型后的升温期,由于水化作用,成型后2——3d结构内温度迅速提高,形成内热外冷,表面限制内部的热膨胀产生约束拉力,若此时拉力超过混凝土的实际抗拉强度时便出现裂缝。在较大体积混凝土施工时(最小边长大于1000mm的混凝土),多采用控制内外的温差来预防。内外温差是大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升而砼表面散热较快。按照实际体积、结构材料及当时环境温度,温差控制不超过25度为宜。
1.2 中期阶段裂缝 中期是水化热降温期。当温度升到最高逐渐下降至常温时,结构内外温度趋于一致。由于降温内部收缩率大,外部又给较大力的限制,当超过这种限制时便产生裂缝。另外,此时还会因干缩而出现局部开裂,干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果混凝土受外部条件的影响表面水分损失过快,变形较大,内部温度变化较小,较大的表面干缩变形受到内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝,相对温度越低,水泥浆体干缩越大干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝宽度多在0.005——0.2mm之间。
1.3 后期阶段裂缝 后期结构体的热胀降温已趋于平衡,只会受到环境气温的变化产生微小变化,如有些部位受热源烘烤、露天结构的寒风袭击、日晒引起的裂缝。从实地调查资料分析,很多大体积的设备基础、平台的混凝土表面裂缝比率在90%左右,缝宽多数不大于0.2mm。裂缝多呈垂直方向,少量为水平向。水平裂缝多出现在施工缝位置,结构体截面窄长时会贯穿开裂。
2 冬期施工混凝土的裂缝控制
2.1 控制结构内外温差 当混凝土浇成后的2——3d,由于水化热使温度上升,形成外冷内热,出现自然约束力,如拉应力大于自身强度时则出现裂缝。为此,当浇筑大体积混凝土时,外部要采取保温措施,严格控制内外存在的温差大于25度。
2.2 合理安排浇筑工序 当一次浇筑较大时必须考虑施工程序。如采用薄层浇筑的密实度有保证,也不会降低温差,对强度有利。为此如采取分层浇筑时每层的厚度不超过400mm,裂缝将会减少。若分层大,间隙施工接茬要认真处理。一次浇筑整体性好、无接茬,但下部振捣和内部高温需采用保证措施。
2.3 延长拆摸时间 为保证质量和外观不损伤,冬期施工不应考虑模板的周转次数,时间越长会越有利。混凝土在90d以后收缩量就很少了。在设备基础的预留空洞处,可利用预制件作为洞的壁,使该部分在早期就具有较高强度,也可作为大体积的降温孔以降低中间高温,对控制表面裂缝有较好的效果。
2.4 保证原材料的质量 原材料对保证质量的作用非常关键,砂、石骨料、水泥的规格、级配、强度等级是否检验合格及正确选用对改善和易性、可塑性、减少开裂是重要的。
2.5 应提高一级强度等级 选择适当的外加剂配合使用,既可使混凝土在低温下水化,又可提前达到临界强度。当浇筑大型设备基础时,要考虑安装在较晚的时间进行,所以利用后期强度,这样在不降低水泥用量的情况下相反却提高了强度,更减少了收缩,对抗裂性有利。
2.6 控制用水量 通常情况下混凝土的收缩量与水灰比成正比,冬期施工必须将水灰比控制在0.5以下,坦落度不小于20mm,选用高强度等级水泥,将减少收缩裂缝。
2.7 加密布置筋 在结构上层加密布置筋对减少开裂的数量、长度和深度效果最明显。作为设计部门应为施工结构考虑,将大直径改为小直径、小间距,采用直径8-14mm钢筋和100-150mm间距是比较合理的。采截面的配筋率不小于0.3%,应在0.3%-0.5%之间。同时在结构的截面变化处及其较薄弱断面适当增加构造网片来减少开裂。
2.8 加强保温 冬期施工的保温重要性人皆共知,其方法措施较多。①保温养护措施,应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求。②保温养护的持续时间应根据温度应力(包括混凝土收缩产生的应力)加以控制确定。但不得少于15天,保温覆盖层的拆除应分层逐步进行。③在保温养护的过程中应保持混凝土表面的湿润。保温养护是大体积混凝土施工的关键环节,其主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差值,以降低混凝土块体的自身约束力,其次降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度,充分利用混凝土的抗拉强度,以提高混凝土块体承受外约束应力,达到防止或控制温度裂缝的效果。
3 结论
冬期混凝土施工裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不但会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀混凝土的炭化,降低物质的耐久性,影响建筑的承载能力。因此要对混凝土裂缝进行认真研究,区别对待。采用合理方法控制,并在施工中采取各种有效的预防措施,预防裂缝的出现和发展,保证建筑物的构件安全稳定工作。
