浅谈大体积混凝土承台裂缝处理及控制

第9页浅谈大体积混凝土承台裂缝处理及控制摘要大体积混凝土承台前期水化热反应较大，对大体积承台结构有造成裂缝的危害，通过分析后控制裂缝的出现。关键词大体积混凝土水化热冷水管降温控制因素一工程概况XX特大桥跨南水北调明渠段为(48+80+48)m连续箱梁主跨80米、边跨48米。桥墩采用双线圆端形实体桥墩，钻孔桩基础，钻孔桩为64根、承台4个、桥墩4个，其中49#和50#承台均位于南水北调边坡马道上，49#和50#承台混凝土设计等级为C35，承台均为三步台结构，承台第一层尺寸为18.6m×14.6m×3m,第二层尺寸13.6m×9.2m×1.5m，第三层尺寸10.6m×6.2m×1.5m。50#承台浇筑采用一次性浇筑成型，因承台为大体积混凝土，水泥水化反应放出大量的水化热，使其内部温度急剧上升，导致混凝土内部和表面的温差过大，进而产生混凝土涨缩裂缝。承台裂缝最大宽度为1.1mm。经过河北省建筑检测中心对裂缝进行检测后，鉴定结果为裂缝不影响主体结构及承载力，决定采用裂缝灌浆的方法对裂缝进行处理，对于宽度大于0.5mm的裂缝采用灌浆材料进行压力灌浆，对于细小裂缝采用封缝胶进行封闭处理二裂缝处理的主要施工方法一般规定加固工程严格按照国家标准《混凝土结构加固与设计规范》（GB50367-2006）执行。采用裂缝灌浆技术加固维护混凝土结构时，应由专业施工队伍进行施工。进场材料的规定加固用材料应具有质检部门的产品性能检测报告和产品合格证。当被加固的结构处于特殊环境时，应根据具体情况选用有效的防护材料。3.裂缝灌浆3.1施工方法：根据现场条件，对承台北侧的两条大裂缝采用高压灌浆技术进行全封闭灌注，最大灌注压力可达到60Mpa；其余大于0.5mm的采用低压灌浆技术进行全封闭灌注。3.2施工准备：现场需要将已埋入地下的需要处理的裂缝清理出来，如周边有蓄水需提前三天清理干净，提供干燥的施工环境，以保障施工质量。3.3施工工艺及技术要点：基层处理—确定注入口和排气口—封闭裂缝—固定注胶咀—灌胶—清理表面（1）基层处理沿裂缝两侧2-5厘米的距离内进行清理工作。清除表面的灰尘、油污、松动物等。缝中如被灰尘堵塞，可用小型工业吸尘器吸出。（2）确定注入口根据裂缝的宽度，设置注入口及排气口的距离（可参考下表），注入口位置尽量设置在裂缝较宽、开口较通畅的部位，预留位置。裂缝宽度（mmm）0.5-11-22以上高压注浆咀间距距（cm）60-100100-2000低压注浆咀间距距（cm）20-4030-50（3）封闭裂缝、植入注浆咀及预留排气口按使用说明配制封缝胶，调匀后，沿裂缝表面涂刮，封闭裂缝，留出注入口和排气口，采用高压灌浆的用电锤钻孔，钻孔直径为12mm，将孔内清理干净后植入注胶咀，在排气口粘贴低压用注胶咀；低压灌浆的直接在注胶口粘贴注胶咀。灌浆将灌缝胶主剂－固化剂按使用说明书要求的质量比进行配制，混合均匀后倒入高压注浆机，将高压注浆机和注胶咀连接好后，开启注浆机开始注浆，注浆时应从下向上依次注胶，当排气口的注胶咀中流出胶液时，就可以关闭注浆机，将排气口堵上堵头，将注胶机移到相邻注胶咀重复注胶，直至裂缝全部注满；采用低压注胶的是用注胶器吸取混合好的灌缝胶（约50ml），拧入注胶咀，拉紧手环使手环架在活塞后座上，利用弹簧的弹力，推进活塞使胶液压入裂缝，当相邻的咀中流出胶液时，就可以拔出注胶器，堵上堵头，将注胶器移到相邻注胶咀重复注胶，直至裂缝全部注满。一般注胶后1天左右，灌缝胶固化后，就可以铲除注胶咀和封缝材料，并将表面清理干净。4.网状裂缝封闭（1）对于小于0.2mm的裂缝进行表面封闭的措施。具体处理方法：清除基面的灰尘、油污，反砂等松动物，将封缝胶按比例配制，均匀涂刷在裂缝处，以完全覆盖裂缝为准，宽度在30mm厚度在0.7mm左右即可。（2）固化养护，封缝胶在常温下养护时间为3天。5．注意事项（1）混凝土表面有明水时应擦去并使用热风机吹干后在施工；（2）远离明火，储存温度不得高于40℃；（3）物品属可燃性产品，必须注意烟火，保管数量必须遵守消防法的有关规定；（4）使用时应佩带防护眼镜，手套，紧扣工作服；（5）火灾时应使用泡沫或粉末灭火器。图一50#承台现场裂缝压力灌浆图二50#承台裂缝灌浆后三、裂缝的原因分析在现实工程中，裂缝确实存在。究其根源不外乎材料、施工、设计等方面的因素。解决裂缝的问题也主要从这三方面入手。据有关报道，由于施工因素造成混凝土早期裂缝的可能占80%左右，因混凝土材料方面原因造成的裂缝可能占15%左右，因设计因素造成的裂缝可能占5%左右。下面主要从材料和施工两方面进行分析，从产生裂缝的原因和如何进行防治作一些探讨。1、由于50#承台只有最下面铺设了一层直径为25mm的钢筋网片，而且三步承台为大体积混凝土结构，一共需要1100方的混凝土。在浇筑完成后产生的水化热非常大，从而造成承台内部和外部的温差较大，极容易产生裂缝。2、在炎热的大风天气，混凝土表面水分蒸发较过快，造成混凝土内部水化热过高，在混凝土浇筑数小时后仍处于塑性状态，易产生塑性收缩裂缝。3、50#承台施工发生在六月份，此时室外温度混凝土入模温度较高，浇筑过程中烈日当空，容易造成混凝土收缩值过大。4、混凝土施工过分振捣，模板、垫层过于干燥。混凝土浇筑振捣后，粗骨料沉落，挤出水分、空气，表面呈现泌水而形成竖向体积缩小沉落，造成表面砂浆层，它比下层混凝土有较大的干缩性能，待水分蒸发后，易形成凝缩裂缝。而模板、垫层在浇筑混凝土之时洒水不够，过于干燥，则模板吸水量大，引起混凝土的塑性收缩，产生裂缝。混凝土浇捣后，过分抹干压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面，形成含水量很大的水泥浆层，水泥浆中的氢氧化钙与空气中二氧化碳作用生成碳酸钙，引起表面体积碳水化收缩，导致混凝土板表面龟裂。5、在浇筑完成后，由于养护不到位产生的混凝土早期脱水及拆模过早。四、防止裂缝产生的措施下一步施工中的49#承台面临与50#承台一样的结构和外界条件，我们通过分析裂缝产生的原因，对49#承台的施工进行严格的控制。由于水化热产生的升温较高、降温幅度大、速率快，使混凝土产生较大的温度和收缩应力是导致混凝土产生裂缝的主要原因。因此，为防治水化热引起的裂缝，施工前应计算升温峰值、内外温差及降温速率，制定相应的技术措施，防止和控制温度裂缝，确保工程质量。1、降低混凝土入模温度（1）降低原材料进入搅拌机的温度如夏季在水箱内加冰块，降低水温；粗骨料遮阳防晒，并洒冷水降温；细骨料遮阳防晒；散装水泥提前储备，避免新出厂水泥温度过高。采取以上措施最大限度降低混凝土出机温度。（2）施工时间位于夏季，混凝土运输车加保温套或对罐体喷淋冷水降温，混凝土泵送管道遮阳防晒。构件的浇筑时间尽量改在下午六点以后进行。（3）混凝土浇筑作业面遮阳，减少混凝土冷量损失。（4）浇筑前，先将模板用冷水润湿，降低模板温度。2、降低混凝土水化热（1）选择中低热品种水泥，优先选用矿渣硅酸盐水泥。（2）掺人一定比例的粉煤灰。（3）掺入高效减水剂。（4）掺加缓凝剂。3、混凝土振捣方式混凝土振捣采用直径为50mm和70mm插入式振捣器,对于大面积分层浇筑混凝土,如果下层混凝土即将初凝或已进入初凝,则振捣棒振捣时不宜插入下层,以达下层表面为宜,如下层混凝土未达初凝可插入下层5cm,保证下层在初凝前再进行一次振捣,使混凝土具有良好的密实度,防止漏振和过振,确保质量良好。4、内部埋设双层降温水管。50#承台的案例表明，裂缝一般都产生于一步台的位置，降低一步台的内外温差为控制裂缝产生的重中之重。在一步承台内部布置双层直径为50mm的循环降温水管，通过循环冷水的降温，将内外温差降低到最低数值。在浇筑混凝土前埋置冷却水管的同时埋设温度传感器,浇筑完毕后进行温度监测,确保承台混凝土水化热引起的最大温差在25℃以内,冷却管的进出水温差控制不超过10℃。当发现进出水口温差过大或过小,或者水温与混凝土内部温度的差值超过25℃时,及时调整水温或流量,防止水管周围产生温度裂缝。在养护结束后，在降温管道内注入高强度的灌浆剂，保证承台内部的密实性和强度。5、采用二次抹压技术混凝土大模振捣，表层刮平抹压1~2小时后，即在混凝土初凝前在混凝土表面进行二次抹压，消除混凝土干缩、沉缩和塑性收缩产生的表面裂缝，增加混凝土内部的密实度。但是，二次抹压时间必须掌握恰当，过早抹压没有效果；过晚抹压混凝土已进入初凝状态，失去塑性，消除不了混凝土表面已出现的裂缝。6、混凝土自然养护（1）大体积混凝土的裂缝,特别是表面裂缝,主要是由于内外温差过大产生的。浇筑后,水泥水化热使混凝土温度升高,表面易散热温度较低,内部不易散热温度较高,相对地表面收缩内部膨胀。表面收缩受内部约束产生拉应力。通常这种拉应力较小,不会超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。但由于混凝土外部受太阳曝晒、雨水、冷空气等的袭击,会使表面升降温差较大。因此,养护是防止混凝土开裂的关键。在混凝土浇筑完毕待混凝土终凝后立即在上表面作蓄水养护,蓄水深度在30cm以上,以推迟混凝土表面温度的迅速散失,控制混凝土表面温度与内部中心温度或外界气温的差值,防止混凝土表面开裂。养护期间不得中断冷却水及养护用水的供应,要加强施工中的温度监测和管理,及时调整