水利工程大體積混凝土施工溫度裂縫控制措施

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)水利工程大體積混凝土施工溫度裂縫控制措施水利工程大體積混凝土施工溫度裂縫控制措施摘要:溫度裂縫是大體積混凝土結(jié)構常見的病害之一，對水利工程混凝土結(jié)構的耐久性和安全性有較大的危害。本文結(jié)合工程實例，主要分析了水利工程大體積混凝土溫度應力產(chǎn)生裂縫的原因，并提出了施工過程中的溫差控制技術措施，旨在避免裂縫的產(chǎn)生，以供借鑒。關鍵詞:大體積混凝土；裂縫；溫度應力；控制措施中圖分類號：TU37文獻標識碼：A文章編號：隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市基礎設施步伐不斷加快，特別是水利水電工程的建設，在改善生態(tài)環(huán)境和促進城鄉(xiāng)發(fā)展方面發(fā)揮著不可代替的作用。目前許多水利工程主要由大體積混凝土澆筑而成，雖然大體積混凝土具有承載力高、結(jié)構厚實等特點，但其施工技術要求高、加上受到水泥水化熱較大、干燥收縮、降溫收縮等因素的影響，容易是建筑物結(jié)構產(chǎn)生溫度變形，導致溫度裂縫現(xiàn)象產(chǎn)生，若采取控制溫度措施不但，則不僅會影響到水工建筑物混凝土結(jié)構的持久性和可靠性，而且也給建筑物帶來一定的安全隱患。因此，建設單位人員必須清晰認識到大體積混凝土溫度裂縫的危害，采取切實有效的質(zhì)量控制措施，提高大體積混凝土施工質(zhì)量，從而確保水工建筑物的質(zhì)量安全。1簡述某水利工程攔河壩為碾壓混凝土重力壩，河床中央布置5孔溢流壩段，每孔凈寬為12m，堰頂高程為134.8m，閘孔孔口尺寸為12m×10.7m。壩頂高程為164.2m，最大壩高為84.2m，壩頂長為256.0m，其中溢流壩段長為78.0m，左岸非溢流壩段長為96.0m，右岸非溢流壩段長為82.0m。大壩碾壓混凝土包括左岸擋水壩段碾壓混凝土約為m3，變態(tài)混凝土約為7100m3，右岸擋水壩段碾壓砼約為97041m3，變態(tài)混凝土約為6069m3，溢流壩段碾壓砼混凝土約為57730m3，變態(tài)混凝土約為5765m3，溢流壩溢流壩段溢洪道混凝土約為99646m3。國內(nèi)一般認為大體積混凝土指的是最小斷面尺寸大于1m以上的混凝土結(jié)構，其尺寸已經(jīng)大到必須采用相應的技術措施妥善處理溫度差值，合理解決溫度應力并控制裂縫開展的混凝土結(jié)構物。日本建筑學會的定義是:“結(jié)構最小斷面尺寸在80cm以上，水化熱引起混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差，預計超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土?！彼麡屑~工程人員對施工過程中的調(diào)查發(fā)現(xiàn)檢測單位檢測的砼內(nèi)部溫度最高為46.4℃，多年平均氣溫為19.6℃，兩者溫度差明顯高于設計值要求的16℃，需要對大體積混凝土施工溫差進行嚴格的控制。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(chǎn)生。造成大體積混凝土開裂的主要原因是干燥收縮和降溫收縮。處于完全自由狀態(tài)下的混凝土，出現(xiàn)再大的均勻收縮，也不會在內(nèi)部產(chǎn)生拉應力。當混凝土處在地基等約束條件下時，內(nèi)部就會產(chǎn)生拉應力，當拉應力超過當時混凝土的抗拉強度時，混凝土就會開裂?；炷两禍刂?溫度+水化熱溫升值－環(huán)境溫度。其中溫升值的影響因素主要有水泥品種和用量、用水量、大體積混凝土的散熱條件(主要包括澆筑方法、混凝土厚度、混凝土各表面的能力和其它降溫措施)等。2溫度應力產(chǎn)生裂縫的原因建筑過程中的大體積混凝土中由于結(jié)構截面大，水泥用量大，水泥水化所釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，由此形成的溫度應力和收縮應力是導致大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。水泥水化是個放熱過程，其水化熱為40～60cal/g，對于大體積混凝土來說，就存在蓄熱與放熱過程，混凝土絕熱溫升可達到30℃～50℃，與環(huán)境溫度出現(xiàn)溫差效應，持續(xù)放熱時間達30～60d。研究表明，當混凝土內(nèi)外溫差為10℃時，產(chǎn)生冷縮值約0.01%，當溫差達20℃～40℃時，其冷縮值則為0.02%～0.04%?；炷羶?nèi)外溫差大于25℃，降溫速度大于1.5℃/d時，混凝土就會產(chǎn)生溫度應力從而引起裂縫，這種裂縫分為表面裂縫和貫穿裂縫2種。這兩種裂縫不同程度上，都屬于有害裂縫，從控制裂縫的觀點來說，表面裂縫的危害較小，而貫穿裂縫則會影響結(jié)構物的整體性、耐久性和防水性，影響到結(jié)構的正常使用。表面裂縫主要是在混凝土澆筑初期，水泥水化所釋放大量的水化熱，使混凝土的溫度很快上升。但由于混凝土表面散熱條件較好，熱量可向大氣中散發(fā)，因而溫度上升較少；而混凝土內(nèi)部由于散熱條件較差，熱量散發(fā)少，因而溫度上升較多，由于混凝土表面和內(nèi)部的散熱條件不同，溫度外低內(nèi)高，形成了溫度梯度，產(chǎn)生內(nèi)約束。結(jié)果混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，面層產(chǎn)生拉應力，當該拉應力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。貫穿裂縫是大體積混凝土在強度發(fā)展到一定的程度，水泥水化熱基本上已釋放，混凝土從最高溫度逐漸降溫，降溫的結(jié)果引起混凝土收縮，再加上由于混凝土中多余水分蒸發(fā)、碳化等引起的體積收縮變形，受到地基和結(jié)構邊界條件的約束，不能自由變形，導致產(chǎn)生溫度應力(拉應力)，當該溫度應力超過混凝土抗拉強度時，則從約束面開始向上開裂形成溫度裂縫。如果該溫度應力足夠大，嚴重時可能產(chǎn)生貫穿整個截面的裂縫，縫寬受溫度變化影響較明顯，冬季較寬，夏季較細。另外冬季施工的混凝土結(jié)構，混凝土早期如沒采取保溫措施而遭受凍結(jié)，將表層混凝土凍脹，解凍后，鋼筋部位變形仍不能恢復，從而出現(xiàn)裂縫、剝落。3施工溫差控制技術措施3.1夏季高溫季節(jié)施工根據(jù)施工圖紙所示的大壩分縫、分塊尺寸、混凝土允許最高溫差及有關溫度控制要求，編制詳細的溫度控制措施，作為專項技術文件列入混凝土施工措施計劃，同時報監(jiān)理人審批。1)混凝土配合比優(yōu)化措施采用低熱水泥，使混凝土具有較低的混凝土絕對溫升；采用高摻粉煤灰，在滿足混凝土的強度的前提下，盡可能提高粉煤灰摻量以減少混凝土絕對溫升。根據(jù)溫度變化情況調(diào)高效減水緩凝劑的摻量，延長混凝土初凝時間，使混凝土的凝結(jié)時間能滿足倉面的施工要求。2)實施動態(tài)控制混凝土VC值，氣溫高，適當減小機口混凝土VC值；倉內(nèi)混凝土及時平倉碾壓，碾壓后立即覆蓋遮陽保濕。3)降低原材料溫度的措施各種骨料堆高6m以上，骨料堆存一定時間后取用；各種原材料料倉與皮帶機均搭設涼棚及噴霧設施。4)降低混凝土的水化熱溫升水泥應選用水化熱低的水泥，同時在滿足施工圖紙要求的混凝土強度、耐久性和和易性的前提下，改善混凝土骨料級配，加優(yōu)質(zhì)的摻和料和外加劑以適當減少單位水泥用量。為利于混凝土澆筑塊的散熱，基礎和老混凝土約束部位澆筑層高一般為1～2m。在高溫季節(jié)，有條件部位可采用表面流水冷卻的方法進行散熱。5)混凝土運輸控制措施運輸車輛采取隔熱遮陽措施，縮短混凝土暴曬時間，減少混凝土在運輸過程溫度回升與VC值的損失。6)倉面施工控制措施噴霧降溫、保濕是高溫季節(jié)施工質(zhì)量重要保證措施之一。倉面安設4臺噴霧機，同時在上下游模板邊各設1排簡易噴霧設施，對攤鋪的混凝土表面不斷噴霧，并對噴霧器工作范圍以外的混凝土，采取噴水頭的方法及時補充潤濕。采用噴霧機噴霧形成倉面小氣候，對混凝土表面進行降溫保濕；倉面混凝土覆蓋隔熱，并將混凝土澆筑盡量安排在早晚和夜間施工。7)合理組織，加快施工進度，施工倉面攤鋪和碾壓緊密銜接，快鋪快碾，確保混凝土從拌和至碾壓在2h內(nèi)完成。8)高溫季節(jié)施工時，應控制RCC攤鋪面積，確保混凝土在初凝前覆蓋。9)加強混凝土的養(yǎng)護工作?；炷两K凝后即開始混凝土養(yǎng)護至下一倉混凝土開始澆筑，對上下游壩面安裝一定的自流水源，使其表面保持濕潤。10)碾壓混凝土施工在日平均氣溫3℃～25℃情況下進行。當日平均氣溫高于25℃時，采取防高溫和防日曬措施；日平均氣溫低于3℃時，采取保溫措施。11)對高溫時段澆筑的壩體約束區(qū)混凝土采用埋設冷卻水管通過水冷卻，混凝土澆筑完成終凝后，通河水冷卻，冷卻水流量為20L/min，通水時間為20d。3.2冬季低溫季節(jié)施工冬季施工氣溫低于7℃時，采用溫水拌合以提高混凝土的出機溫度，運輸車輛采用保溫措施減少途中溫度損失，施工倉面攤鋪和碾壓緊密銜接，快鋪快碾，并覆蓋保溫，3℃以下停止?jié)仓?。砼外露面和層間結(jié)合面安裝鋪設聚乙烯泡沫塑料保溫被，上游面和閘墩安裝2cm厚保溫被，下游面安裝1cm厚保溫被。3.3效果檢查根據(jù)工程檢測單位對砼內(nèi)部溫度的檢測數(shù)據(jù)進行了核對與統(tǒng)計，由圖2中數(shù)據(jù)可以看到，在通過控制倉面澆筑溫度、砼養(yǎng)護及內(nèi)部降溫措施和砼外露面采取保溫措施均有效的降低砼內(nèi)外溫差，使得砼內(nèi)部溫度變化曲線平緩降低，達到控制砼內(nèi)外溫度差減少裂縫產(chǎn)生的效果。圖2碾壓砼內(nèi)部溫度值過程線(壩橫:0+81.9壩縱:0+22高程:129m)4結(jié)語綜上所述，大體積混凝土溫度裂縫具有較大的危害性，若不進行有效的處理，就會影響到建筑物的質(zhì)量安全。因此，施工人員應結(jié)合建筑工程特點，通過分析大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因，制定出一系列