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混凝土裂縫綜合控制技術(shù)的應(yīng)用
小浪底水利樞紐南岸引水口工程洞室襯砌工程混凝土的設(shè)計(jì)指標(biāo)為C20P8F100。施工條件:泵送,洞外拌和,洞內(nèi)澆筑,洞內(nèi)恒溫17~180C。為控制裂縫的產(chǎn)生,施工中采取了以下措施。
1、控制干縮裂縫
混凝土的干縮裂縫主要是由于毛細(xì)管壓力造成的。毛細(xì)管孔隙在干燥過程中逐步失水,產(chǎn)生很大的毛細(xì)管張力,混凝土體積產(chǎn)生收縮,由于混凝土周圍存在約束,內(nèi)部又有拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土材料抗拉強(qiáng)度時(shí),便產(chǎn)生了干縮裂縫。
干縮裂縫的控制方法有:
1.1降低混凝土單位用水量:用水量的增加勢必使剩余水增加,因此,從確?;炷聊途眯猿霭l(fā),應(yīng)降低混凝土單位用水量。
1.2水泥的影響:不同水泥,混凝土收縮也不同,按收縮值大小排序:礦渣水泥>普通水泥>粉煤灰水泥。
1.3降低混凝土周圍約束:若混凝土周圍約束過大,內(nèi)部拉應(yīng)力無法釋放,拉應(yīng)力增大而使混凝土干裂,因此,應(yīng)減少混凝土的分倉長度,以使混凝土內(nèi)部拉應(yīng)力能夠充分釋放。
1.4添加膨脹劑:適量添加膨脹劑后可以使混凝土體積膨脹,在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,部分抵消了混凝土因毛細(xì)孔隙干燥而產(chǎn)生的拉應(yīng)力,從而起到控制干縮裂縫的作用。
本工程在控制混凝土干縮裂縫方面采用了上述1~3項(xiàng)方法。其中單位用水量為182kg,采用普通425#水泥,澆筑中摻用粉煤灰,分段澆筑長度在10m左右。
2、控制混凝土因自身質(zhì)量欠缺而形成的裂縫 高強(qiáng)混凝土水泥的強(qiáng)度等級和水泥用量相對較高,開裂現(xiàn)象比較普遍,因此,高強(qiáng)混凝土不一定是高性能混凝土,而高性能混凝土因具有較高的體積穩(wěn)定性,收縮變形較小而使抗裂性能大大提高,同時(shí)高強(qiáng)混凝土必須采用高效減水劑和超細(xì)活性摻和料作為混凝土的第五和第六部分,來提高混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B能力。因本工程采用泵送施工工藝,要求的坍落度和水泥用量均較大,必須用摻加外加劑的方法來達(dá)到既減水又不使混凝土坍落度損失過大的目的,以及添加超細(xì)活性摻和料來達(dá)到降低水化熱、改善與提高混凝土性能和節(jié)約水泥的目的。
綜合上述兩點(diǎn),我們采用下表所示的混凝土配合比(單位:kg/m3)。
按上表配比,砂率38%、水灰比0.50、坍落度160~180mm、木鈣摻量0.25%、粉煤灰摻量15%。
因混凝土中摻加粉煤灰技術(shù)在我省水利行業(yè)尚處于探索階段,固替代量并不很大,只有15%,但根據(jù)有關(guān)資料,混凝土中單方水泥用量每增減10kg,水化熱相應(yīng)升降1~1.20C,即因本工程中摻用粉煤灰而使混凝土內(nèi)部溫度下降了約5.5~6.50C,從一定程度上控制了裂縫的產(chǎn)生。
3、控制水化熱開裂
水泥水化后放出大量的熱量,使混凝土內(nèi)外形成較大的溫差,從而在溫度應(yīng)力的作用下形成裂縫。特別是在夏季施工,中午氣溫一般在攝氏370C,露天存放的石子表面溫度可達(dá)攝氏500C,砼出機(jī)口溫度在攝氏300C左右,混凝土水化后內(nèi)部溫度更高。為控制混凝土水化開裂,施工中采用了以下措施。
3.1骨料降溫
骨料的溫度控制主要通過搭蓋涼棚和灑水降溫來進(jìn)行。搭蓋涼棚可避免太陽光直射,減少骨料吸熱,澆筑前2~3小時(shí)再用井水(約170C)對粗骨料進(jìn)行充分的灑水降溫。采取以上方法降溫后,澆筑前粗骨料內(nèi)部溫度約為240C,細(xì)骨料內(nèi)部溫度約為260C,降溫效果比較明顯。
3.2加冰降溫
在混凝土澆筑前購入冰塊,砸成粒徑約3cm的小塊加入砼生料中,充分拌合后量取出機(jī)口溫度,根據(jù)出機(jī)口溫度來確定加冰量。實(shí)際工作中,出機(jī)口的控制溫度為180C,混凝土單方用冰量在60kg左右。因冰塊破碎工作量較大,粒徑也很難控制,加入冰塊后還需延長拌和時(shí)間,降低了混凝土澆筑速度,為克服該問題,實(shí)際工作中多采用拌和水降溫的方法,即把冰塊稍加破碎后放入拌和水池中來降低水溫。用此方法,通常能夠把拌和用水的溫度降至攝氏3~70C左右。
3.3夜間澆筑
白天氣溫較高,即使采用多種降溫措施也很難保證混凝土的入倉溫度,而夜間澆筑——特別是后夜?jié)仓?,氣溫相對較低,采取溫控措施后,比較容易控制砼的入倉溫度。因此,工作中多把其他工序的施工安排在白天進(jìn)行,而把混凝土澆筑安排在夜間進(jìn)行。
通過以上溫控措施,使南岸引水口洞室襯砌工程夏季混凝土出機(jī)口溫度控制在180C以內(nèi),入倉溫度控制在280C以下,有效地控制了溫度裂縫的產(chǎn)生。
4、混凝土養(yǎng)護(hù)
由于采用普通硅酸鹽水泥和泵送施工工藝,砼早期水化熱較大。經(jīng)量測,一般在澆筑后24h左右,內(nèi)部溫度即達(dá)到最大值(約330C),而此時(shí)因規(guī)范要求鋼模板尚不能拆除,還不能直接進(jìn)行表面灑水降溫,為降低混凝土溫度,除盡量降低水灰比外,在澆筑完畢后18h即開始對鋼模板表面進(jìn)行不間斷的灑水降溫,拆模后對混凝土表面進(jìn)行全天候養(yǎng)護(hù)至14天,此時(shí)洞室襯砌后的混凝土內(nèi)部溫度已降至180C。通過拆模前是否對鋼模板表面灑水降溫的對比觀察,采取對鋼模板表面灑水降溫的,明顯比未對鋼模板表面灑水降溫的混凝土產(chǎn)生裂縫少的多,因此,混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)從模板面的灑水降溫開始。
5、控制鋼筋銹蝕引起的裂縫
鋼筋銹蝕后體積膨脹2~4倍,對周邊混凝土產(chǎn)生壓力,可能產(chǎn)生順筋裂縫,甚至脫落,從而影響建筑物的使用。而鋼筋銹蝕多為氣蝕、電離引起。因此,本工程自一開始就注意了鋼筋的銹蝕問題,并從以下幾個(gè)方面對鋼筋銹蝕加以控制的。
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