浅析大体积混凝土裂缝(完成).doc
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1、浅析大体积混凝土裂缝 网络高等教育本 科 生 毕 业 论 文(设 计) 题 目:浅析大体积混凝土裂缝 学习中心: 层 次: 专科起点本科 专 业: 年 级: 年 春/秋 季 学 号: 学 生: 指导教师: 完成日期: 年 月 日内容摘要 大体积混凝土裂缝的危害有很多,并且无可避免,在防护裂缝的同时也此,混凝土表面上的裂缝还会丑化构件的整体观;再者,因为裂缝直接影响结构体,这就致使耗费了大量的人力财力。几十年来,国内外学者对大体积混凝土温度裂缝的起因、裂缝产生的机理、裂缝计算方法及裂缝控制措施等问题开展了大量的试验、调查及研究工作,积累了丰富的资料,对此问题的认识得到不断加深。大体积混凝土一般都
2、施工体积厚大,并按大范围为单位进行施工,这也就导致水泥水化所放出的热量很难被排出,土内和土外的温度悬殊,又加上早期的混凝土并不抗拉,弹性模量不大,乃至于混凝土发生开裂现象,影响工程的整体质量,不仅如混凝土的保护层厚度减小,从而就给钢筋锈蚀留下隐患,混凝土出现裂缝已经是很常见的了,如果二次处理裂缝,又耗时耗力。因此本文主要对大体积混凝土裂缝产生的主要原因、预防措施、处理方法及实际案例进行了研究与分析,实际意义重大。关键词:大体积 混凝土 裂缝 钢筋锈蚀目录内容摘要2关键词:大体积 混凝土 裂缝 钢筋锈蚀2引言3一、大体积混凝土裂缝产生的主要原因分析41、水泥水化热42、收缩裂缝43、外界气温变化
3、引起的裂缝4二、大体积混凝土裂缝的预防措施51、注意原材料的选择52、采用合理的施工方法51)控制混凝土出机温度和浇筑温度52)控制大体积混凝土配合比53、科学、合理地养护措施64、监测措施6三、大体积混凝土裂缝的处理方法61、表面修补法72、填充法73、结构补强法7四、案例分析7案例一71、工程概况72、预防措施(或处理方法)8(1) 大体积混凝土的材料选择8(2)后浇带的设置9(3) 大体积混凝土浇筑工艺94、大体积混凝土养护103、取得效果11五、结论12参考文献12引言几十年来,国内外学者对大体积混凝土温度裂缝的起因、裂缝产生的机理、裂缝计算方法及裂缝控制措施等问题开展了大量的试验、调
4、查及研究工作,积累了丰富的资料,对此问题的认识得到不断加深。大体积混凝土一般都施工体积厚大,并按大范围为单位进行施工,这也就导致水泥水化所放出的热量很难被排出,土内和土外的温度悬殊,又加上早期的混凝土并不抗拉,弹性模量不大,乃至于混凝土发生开裂现象,影响工程的整体质量,不仅如混凝土的保护层厚度减小,从而就给钢筋锈蚀留下隐患,混凝土出现裂缝已经是很常见的了,如果二次处理裂缝,又耗时耗力。因此本文主要对大体积混凝土裂缝产生的主要原因、预防措施、处理方法及实际案例进行了研究与分析,实际意义重大。一、大体积混凝土裂缝产生的主要原因分析 大体积混凝土裂缝的危害有很多,并且无可避免,在防护裂缝的同时也此,
5、混凝土表面上的裂缝还会丑化构件的整体观;再者,因为裂缝直接影响结构体,这就致使耗费了大量的人力财力。大体积混凝土一般都施工体积厚大,并按大范围为单位进行施工,这也就导致水泥水化所放出的热量很难被排出,土内和土外的温度悬殊,又加上早期的混凝土并不抗拉,弹性模量不大,乃至于混凝土发生开裂现象,影响工程的整体质量,不仅如混凝土的保护层厚度减小,从而就给钢筋锈蚀留下隐患,混凝土出现裂缝已经是很常见的了,如果二次处理裂缝,又耗时耗力。这几年来,国内外研究发现,导致大体积混凝土产生的裂缝主要有以下几点:一是由外载力引起的;二是结构次应力引起的裂缝,这是因为实际状况与预算之间的误差引起的;三是变形应力引起的
6、裂缝,它又是由水泥水化热、收缩、外界气温变化导致的。研究表明变形应力引起的裂缝占绝大部分,对变形作用引起的结构裂缝的研究,可以说是势在必行。 1、水泥水化热水泥一旦发生水化反应,就会产生大量的热量,而大体积混凝土的截面非常厚大,水化热在结构内部是不容易散发出来的,由此便会导致大体积混凝土结构内部的温度升高,其实在混凝土的浇筑初期是不会产生温度裂缝的。但随着混凝土龄期的不断增长,它的弹性模量和强度也会随之提高,会越来越强的约束混凝土降温收缩变形,并且产生大的拉应力,此时的混凝土抗拉强度一旦不能抵抗此拉应力时,就会引起温度裂缝。水泥水化热引起的绝热温升与混凝土结构的厚度是密切相关的,可以说厚度愈大
7、,水泥用量愈多,用水量愈多,这也就促使收缩及水化热现象频发。 2、收缩裂缝 在混凝土降温的时段,就极有可能产生收缩裂缝,也就是说一旦混凝土开始降温,就会因为热量的逐渐释放而发生收缩,而且在混凝土硬化过程中,由于混凝土结构里面水分的水化、蒸发和胶质体的胶凝,更加促使混凝土硬化时收缩速率。由于受到基底或结构本身的约束,这两种收缩在收缩时就会产生巨大的拉应力,一旦当时的混凝土抗拉强度比此时产生的收缩应力弱,那么就会在混凝土中产生收缩裂缝,不可小视这种裂缝,它极有可能穿过整个断面,成为极具危害性的结构性裂缝。 3、外界气温变化引起的裂缝大体积混凝土结构在施工阶段,外界气温的变化对防止大体积混凝土开裂有
8、着重大影响。因为外界气温愈高,混凝土的浇筑温度也愈高;而如果外界温度下降,又增加混凝土的降温幅度,特别是气温骤降,会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度,因而会造成过渡的温度应力,易使大体积混凝土出现裂缝。混凝土的内部温度是由水化热的绝热温升、浇筑温度和结构物的散热温度等各种温度的叠加之和组成,而温度应力则是由温差所引起的温度变形造成的;温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土由于厚度大,不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达 6065,有的工程竟高达 90以上,(如金茂大厦基础承台混凝土最高温度为 97.5),并且有较长的持续时间。因此,研究和采取合理的温度控制措施,防
9、止混凝土内外温差引起的过大温度应力,对于防止混凝土裂缝的产生十分重要。二、大体积混凝土裂缝的预防措施虽然大体积混凝土工程裂缝的产生不可避免,但如果我们及时地采取有效地预防措施,就可以把大体积混凝土裂缝的危害减到最小,具体有以下几点: 1、注意原材料的选择根据大体积混凝土结构引起裂缝的主要原因,控制水泥水化热引起的温升,即减少混凝土内外温差,对降低温度应力,防止产生温度裂缝将起到十分重要的作用。在选择中热或低热的水泥品种的同时,还应充分利用混凝土的后期强度,减少水泥用量,就地取材,正确选用砂石料在大体积混凝土中掺入外加剂和外掺料,充分利用它们各自的优点,相互补充并采取科学的施工工艺及合理的混凝土
10、养护措施来控制裂缝,防止渗漏,从而保证大体积混凝土的施工质量。 2、采用合理的施工方法 1)控制混凝土出机温度和浇筑温度为了降低大体积混凝土的整体的温升,减少结构物的内外温差,控制混凝土出机温度和浇筑温度同样非常重要。我们可以根据搅拌前混凝土原材料总的热量与搅拌后混凝土总的热量相等的原理,利用一些特定公式计算混凝土的出机温度,也可以采用水管冷却。在混凝土内埋设水管,通低温水以降低混凝土温度;尽量利用低温季节浇筑基础部分混凝土。 2)控制大体积混凝土配合比当大体积混凝土的强度等级为 C20 以上时,可利用混凝土 60天的后期强度作为混凝土强度评定、工程交工验收及混凝土配合比设计的依据。这样有利于
11、降低大体积混凝土工程施工中因水泥水化热引起的温升,达到降低温度应力的目的,同时也节约施工及保温养护费用。 3、科学、合理地养护措施 要想科学合理的采取养护措施,就要在每次浇筑完毕后,及时进行保温养护,并符合下列规定:(1)使混凝土浇筑块体的内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,混凝土的养护时间自混凝土浇注开始计算,使用普通硅酸盐水泥不少于 14,使用其它水泥不少于 21,炎热天气适当延长。养护期内(含撤除保温层后);混凝土表面应始终保持温热潮湿状态(塑料膜内应有凝结水),对掺有膨胀剂的混凝土尤应富水养护;但气温
12、低于 5时,不得浇水养护。保温覆盖层的拆除应分层逐步进行。保温养护是大体积混凝土施工的关键环节。在养护过程中保持良好的温度和防风条件,使混凝土在良好的环境下养护,施工人员也可以根据事先确定的温控指标的要求,来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施。对标高位于0.000 以下的部位,应及时回填土;0.000 以上部位应及时加以覆盖,不宜长期暴露在风吹日晒的环境中。 4、监测措施 1)大体积混凝土的温控施工中,除应进行水泥水化热的测定外,在混凝土浇筑过程中还应进行混凝土浇筑温度的监测,在养护过程中应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度等监测。这些监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块
13、内温度变化的实际情况,以及所采用的施工技术措施的效果,为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。 2)混凝土的浇筑温度系指混凝土振捣后位于混凝土上表面以下 50100mm 深处的温度。混凝土浇筑温度的测试每工作班(8h)应不少于 2 次。大体积混凝土浇筑块体内外温差、降温速度及环境温度的测试一般在前期每 24h测一次,后期每 48h 测一次。三、大体积混凝土裂缝的处理方法尽管对大体积混凝土结构采取各种各样的防裂措施,但是工程实践证明,由于各种复杂因素的影响,在混凝土浇筑不久或在施工期间就会出现裂缝。为提高混凝土结构的整体性、稳定性和使用寿命应对裂缝进行控制和加固修补。根据裂缝产生的具体成因、
14、裂缝的稳定性和工程实际的需要,采取一定的措施对已形成的裂缝进行限制,消除诱发裂缝的因素,防止裂缝的进一步发展。对于要求严格的工程则必须对裂缝进行补强加固。裂缝的一般修补方法有: 1、表面修补法主要用于对承载能力无影响的表面裂缝,大面积细裂缝以及防渗补漏的处理。主要有表面涂抹水泥砂浆、表面涂抹环氧胶泥、环氧粘贴玻璃法、表面凿槽嵌补法和表面贴条法等,对裂缝的减少效果显著。 2、填充法 主要用于对结构整体性有影响及有防水、防渗要求的深层裂缝及内部缺陷的修补。其最有效的方法是灌浆法。用压力设备将浆材压入构件的裂缝及内部缺陷,充填其空隙,浆材凝结硬化后,其补强加固、防渗堵漏,并恢复结构整体性作用,包括水
15、泥灌浆和化学灌浆,此种方法很常用。 3、结构补强法一般情况下都会采取,它主要用于提高结构的承载力,限制裂缝的发展或将裂缝封闭。包括外包(钢筋)混凝土或钢加固,粘胶、铆接、焊接等外贴加固补强,预应力锚固,喷浆及喷射混凝土等结构加固。当大体积混凝土结构出现较大裂缝后,会削弱混凝土的强度,危及结构的整体稳定性,此时不但要进行裂缝的修补,而且还要对结构补强加固。常用的补强加固方法有锚贴钢板法、预应力法、增强断面法、增设杆件法、粘贴玻璃钢法、喷射混凝土法和锚杆锚固法等。四、案例分析案例一1、工程概况大庆石化 20 万吨/年高压聚乙烯装置防爆坝工程位于大庆石化塑料厂院内,东侧与低密度聚乙烯库房相邻,反应器
16、防爆坝 70.2m20.6m,地下为 600mm 厚素混凝土垫层和 1500mm 厚钢筋混凝土承台,地上为 500800mm 厚钢筋混凝土墙壁,建筑高度 17m,占地面积 1510,该工程采用混凝土灌注桩基础,由于地质条件较差,砂岩层较深,加上地下水量丰富,桩持力层设在第六层粘性土上,单桩承载力较低。因此承台采用群桩承载,承台底板面积较大,承台厚为 1.5m。属于大体积混凝土。混凝土强度等级为:垫层为 C15,承台、墙壁为 C30。承台混凝土浇筑总量为 2200平方。由于混凝土强度高,体积大,钢筋密,工程条件复杂,工艺要求高等特点,设计要求采取一次性连续浇筑而不留任何施工缝,同时必须满足强度、
17、刚度和耐久性的要求,控制温度变形和裂缝展开。 2、预防措施(或处理方法)防爆坝工程采用混凝土体积较大的整体钢筋混凝土承台的结构形式。由于这类大体积混凝土在硬化过程中释放大量的水化热所引起的温度变化及混凝土收缩的共同作用,由此产生的温度应力和收缩应力,是导致混凝土出现结构裂缝的主要因素。本工程承台属大体积混凝土浇筑,水化热引起的温升高,同时又是在 4 月份(最高气温 15),为了防止混凝土开裂,从混凝土材料的选用、混凝土配合比的确定、外加剂的掺入、混凝土的振捣方式、气候条件、养护等方面控制温升,延缓降温速度,减少混凝土收缩,提高混凝土极限拉伸,增加设计构造的一系列技术措施。 (1) 大体积混凝土
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