砼方块—大体积砼裂缝的控制

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营口港鲅鱼圈港区三期码头工程结构型式为方块重力式码头, 其中水下区的方块（A、B、C层）砼设计标号为C25，水位变动区方块（D层）与卸荷板有杭冻要求，砼设计标号为C35F300，2001年4月26日开始预制的A层、B层砼方块（71－74m3／块），没有产生砼裂缝，但2002年5月中旬开始预制的C层、D层方块和卸荷板时，D层方块和卸荷板有产生表面裂缝现象。 
    对现场预制的各种砼方块进行了观察，发现C25标号的砼方块（74cm3左右），没有发生裂缝，C35F300标号的砼小方块（35~50cm3左右）也没有发生裂缝，而C35F300标号砼大方块（72. 7m3左右）有表面裂缝，出现裂缝的时间大致在浇注后的第二天后（即48小时~72小时之间），发生裂缝”部位大都从榫槽折角开始向上延伸。裂缝长度一般在30~150cm范围内，裂缝宽度在0．2mm以下。裂缝深度较浅，属于表层裂缝。这种裂缝影响工程耐久性：一是处在水位变动区及其以上的砼，在冬季裂缝内进海水结冰产生冻涨，破坏砼结构；二是海水中的盐碱物进入裂缝内产生腐蚀作用。大体积砼预制构件产生裂缝的分析：原因分析： 
    砂、碎石的质量、级配，水泥的品种及单位体积砼的水泥用量，砼构件的体积大小、设计构件形状，施工工艺和气候条件等诸多因素有关。经过研究分析其主要因素是砼标号较高，体积较大，单位体积砼内的水泥用量较多（400kg/m3左右），砼在凝结硬化过程中，水泥水化反应产生的大量水化热积蓄在砼块体内，使内部温度明显升高，砼产生温度变形。此温度变形受到约束产生温度应力，当温度应力超过砼的抗拉强度时，砼产生裂缝。砼受到两个约束作用： 
    1、外约束 
    砼浇注后，温度逐渐下降，块体也随之收缩。但是在块体底部（与底胎上的榫相互作用，块体收缩受到榫的约束，从而在块体内部产生拉应力。该拉力在砼方块的底部最大，一旦产生裂缝也是从底部开始，随着收缩的增加和温度应力的增大，裂缝将向上延伸，有时贯穿整个块体。 
    2、内约束（砼块体自身质点之间的约束）：大体积砼方块在温度变化过程中，块体内温度分布是不均匀的。块体表层散发快，表层温度接近外界气，而内部积聚的水化热不易散发，使块体内部温度明显高于表层温度，内、外温差不一致，使表层砼收缩受到里层砼的约束而产生拉应力。 
    外约束作用越大，相应的温度应力愈大；内约束产生的温度应力与块体内、外温差愈大，温度应力也愈大。如果二者产生的拉应力超过砼的抗拉强度砼都要出现裂缝。方块A、B、C水泥用量少，水化热小，且方块A底部无外约束，所以方块A不产生裂缝。方块B、C底部有外约束，当外约束产生的拉应力超过砼的抗拉强度就出现裂缝，因此方块B、 C在榫槽处有时出现裂缝，方块D和卸荷板因有抗冻要求，强度等级高，水泥用量多，水化热大，且都有外约束（方块D在底部榫糟处，卸荷板在预留孔处），所以方块D和卸荷板出现的裂缝比B、C明显。 
    改进预制砼大方块产生裂缝的措施： 
    （1）优化砼配合比 
    在保证砼符合设计强度和现行规范要求的基础上，尽量减少水泥用量，即多试拌几个砼配合比。 
    （2）砂和碎石的选用 
    砂选用中粗砂，含泥量小于3%，清除泥土和石粉，级配要好，从而可能提高砼自身的强度，相对可以减少水泥用量，对克服温度裂缝有好处。 
    （3）浇注砼大方块时，按规定掺加8~10%的块石（10~100kg/块），即能降低工程成本，又能有助于克服裂缝。 
    （4）减小砼浇注的分层厚度，在条件允许时减缓砼浇注速度，以不出现冷缝为原则。 
    （5）在原有吊装孔基础上增加预留孔，大方块浇注完毕养护时期，吊装孔和预留孔内的养护水由于水泥水化热而造成温度升高，为此，每隔2~3小时孔内换一次水，孔内热水沿块体四周流下，既可以降低方块内部的温度，减少砼内约束作用。 
    （6）减少外约束作用，设活动榫，养少外约束作用。 
    （7）确保施工质量，较高砼抗裂比较 
    砼原材料准确计量，搅拌时间满足施港要求，加强砼振捣，确保砼振捣密实；在预制卸荷板时加入膨胀剂，膨胀剂和钢筋共同作用抵消砼收缩时产生的抗应力。 
    实践证明，我们采取了上述各种措施后，效果明显，砼大方块卸荷板的裂缝基本上得到解决