專利名稱：用于控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)裂縫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)上 出現(xiàn)裂縫的方法。
背景技術(shù)：
大體積混凝土結(jié)構(gòu)(以下簡稱大體積混凝土)是根據(jù)其幾何尺寸，主要是根據(jù)其 厚度來定義的，國際上一般采用0.8m至Im作為界限。自80年代以后大體積混凝土的 定義有了新的改變，美國混凝土協(xié)會對大體積混凝土的定義為“任意體量的混凝土， 其尺寸大到必須采取必要措施以減小由于體積變形而引起的裂縫時，統(tǒng)稱為大體積混凝 土”。我國對大體積混凝土的定義為三個方面的尺寸均達(dá)到1000mm的結(jié)構(gòu)就屬于大 體積混凝土范疇，因此，工地現(xiàn)場結(jié)構(gòu)接近IOOOmm的也宜考慮為大體積因素。大體積 混凝土為“最小斷面任何一個方向尺寸大于0.8m以上的混凝土結(jié)構(gòu)，其尺寸已大到必須 采取相應(yīng)的技術(shù)措施來降低其內(nèi)外溫差，以控制溫度應(yīng)力與裂縫的混凝土”。大體積混凝土通常是利用在模板內(nèi)澆筑混凝土的方法而制成，為了使?jié)仓r混 凝土內(nèi)部的熱量及時排出，通常在大體積混凝土的內(nèi)部設(shè)置多根用于內(nèi)部降溫的預(yù)應(yīng)力 波紋管。在施工過程時，大體積混凝土的內(nèi)部溫度是澆筑溫度、水泥水化熱引起的溫升 和結(jié)構(gòu)的散熱降溫等各種溫度的疊加，該溫度與外界溫度的溫差將會引起結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng) 力和溫度變形，當(dāng)這種應(yīng)力和變形超過一定限度時，結(jié)構(gòu)就會出現(xiàn)裂縫。因此必須采用 相應(yīng)的措施來降低溫差，以減小溫度應(yīng)力和變形，從而避免裂縫的產(chǎn)生。在近代泵送商品混凝土獲得廣泛應(yīng)用的前提下，即便是很薄的結(jié)構(gòu)，雖然其水 化熱很低，但是收縮依然很大，因此控制收縮裂縫的要求比過去任何時候都顯得異常重 要。另外，泵送混凝土的薄壁結(jié)構(gòu)也應(yīng)當(dāng)按照大體積混凝土的要求采取措施，以控制混 凝土的收縮裂縫，特別是環(huán)境溫度變化與收縮的共同作用對于薄壁結(jié)構(gòu)來說尤為不利。 因此，大體積混凝土裂縫一直以來都是困擾建筑業(yè)的難題，如果裂縫較多、較深，將會 直接影響結(jié)構(gòu)的安全。大體積混凝土施工期間產(chǎn)生的裂縫是其內(nèi)外矛盾發(fā)展的結(jié)果，一方面是混凝土 由于內(nèi)外溫差而產(chǎn)生內(nèi)力和應(yīng)變，另一方面是結(jié)構(gòu)的外約束和混凝土各質(zhì)點的約束阻止 了這種應(yīng)變，一旦溫度應(yīng)力超過混凝土能承受的極限抗拉強度，就會產(chǎn)生不同程度的裂 縫，具體表現(xiàn)如下(1)在混凝土澆筑初期，水泥水化時將會產(chǎn)生大量的水化熱，從而使混凝土的溫 度很快上升。由于混凝土表面的散熱條件較好，因此熱量可向大氣中散發(fā)，所以溫度上 升較少；而混凝土內(nèi)部則由于散熱條件較差，因此熱量散發(fā)少，所以溫度上升較多，并 且內(nèi)部形成溫度梯度和內(nèi)約束，其結(jié)果是在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，而面層則產(chǎn)生拉應(yīng) 力，當(dāng)該拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。(2)澆筑數(shù)日后，水泥水化熱已基本釋放完畢，這時混凝土將從最高溫度逐漸降 溫，降溫的結(jié)果是引起混凝土出現(xiàn)收縮，再加上混凝土因其內(nèi)部的多余水分蒸發(fā)、碳化等而引起的體積收縮變形，以及受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束(外約束)而不能自由變 形，結(jié)果導(dǎo)致溫度應(yīng)力(拉應(yīng)力)產(chǎn)生，當(dāng)該溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時，約束面上 將開始開裂，由此形成裂縫。如果該溫度應(yīng)力足夠大的話，還有可能產(chǎn)生貫穿裂縫，從 而破壞結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性和防水性，嚴(yán)重時還會影響正常使用。目前，由于大體積混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)中占有重要地位，然而混凝土結(jié)構(gòu)出 現(xiàn)裂縫是相當(dāng)普遍的現(xiàn)象，而且是一個長期困擾建筑行業(yè)工程技術(shù)人員的難題。目前常 用的大體積混凝土裂縫控制方法為1.控制溫度的方法(1)水泥。水泥在水化過程中放出的熱量和放熱速率是混凝土體內(nèi)溫度上升的主 要因素，水化熱量的多少和放熱速率的快慢與單位體積混凝土中水泥用量和水泥種類有 關(guān)。一般采用低水化熱的水泥。(2)改善骨料級配，用干硬性混凝土摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少 混凝土中的水泥用量；(3)拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；(4)熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；(5)在混凝土中埋設(shè)水管，并在管中通入冷水降溫；(6)規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面產(chǎn)生急劇 的溫度梯度；(7)在寒冷的季節(jié)對施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)采取保溫措 施；2.改善約束條件的方法(1)合理地分縫分塊；(2)避免基礎(chǔ)過大起伏；(3)合理地安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。3.混凝土養(yǎng)護(hù)的方法養(yǎng)護(hù)時在混凝土的表面鋪設(shè)兩層塑料薄膜和兩層麻袋，要求薄膜和麻袋相互搭 接，以保證混凝土表面不外露。養(yǎng)護(hù)用的麻袋和塑料薄膜是在混凝土澆注后6h內(nèi)覆蓋。 養(yǎng)護(hù)時用浸濕的麻袋將混凝土表面濕潤，用塑料薄膜來保持混凝土表面的濕度，從而保 證水泥的水化作用在潮濕的環(huán)境下進(jìn)行，使混凝土的早期抗拉能力上升快。同時，由塑 料薄膜和麻袋組成的復(fù)合保溫層還可減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，降低內(nèi)外表面溫差。這 樣一方面有利于防止混凝土表層產(chǎn)生自約束裂縫，另一方面可延長混凝土的降溫時間， 同時充分發(fā)揮混凝土自身的抗裂能力和充分利用混凝土材料的應(yīng)力松弛特性，由此來防 止產(chǎn)生深層裂縫和貫穿裂縫。雖然能夠采取上述多種措施來綜合控制大體積混凝土上的裂縫，但裂縫還是不 可避免地出現(xiàn)，《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ 041-2000)、《混凝土結(jié)構(gòu)工程及驗收 規(guī)范》GB50204-92)以及《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB50164-92)中對大體積混凝土的溫 度控制都有明確要求，規(guī)定要求“大體積混凝土體內(nèi)外溫度應(yīng)控制在設(shè)計要求之內(nèi)，當(dāng) 設(shè)計無要求時，溫差不宜超過25°C”。但到目前為止，上述這些方法均無法滿足上述規(guī) 定。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠減少大體積混凝土內(nèi)外溫 差的用于控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)裂縫的方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的用于控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)裂縫的方 法是在澆筑大體積混凝土之前在模板的外面粘貼一層聚乙烯泡沫板作為保溫層，以減少 澆筑時大體積混凝土表面熱量的過快散失，同時利用軟管將位于同一施工段中大體積混 凝土內(nèi)的所有預(yù)留預(yù)應(yīng)力波紋管依次連接起來，然后在澆筑后向上述由軟管和預(yù)應(yīng)力波 紋管連接成的連接管中通入冷風(fēng)，以加快大體積混凝土內(nèi)部水化熱的散發(fā)，從而降低大 體積混凝土的內(nèi)外溫差；澆筑后在大體積混凝土表面上不與模板接觸的部位采用常規(guī)的 保溫措施進(jìn)行保溫。所述的聚乙烯泡沫板的外部還可設(shè)一層薄鐵皮，用于保護(hù)聚乙烯泡沫板，以延 長其使用壽命。所述的聚乙烯泡沫板的厚度為5 50mm。所述的開始通入冷風(fēng)的時間為澆筑后的4 15天。本發(fā)明提供的用于控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)裂縫的方法是在大體積混凝土 澆筑期間，利用粘貼在模板外的聚乙烯泡沫板保溫層來減緩大體積混凝土表面溫度的降 低速度，同時利用在用軟管依次連接起來的預(yù)留預(yù)應(yīng)力波紋管內(nèi)通入冷風(fēng)的辦法來加快 大體積混凝土內(nèi)部熱量的散發(fā)，從而能將大體積混凝土的內(nèi)外溫度差控制在25°C之內(nèi)， 保證大體積混凝土上不會出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫。另外，利用既有的預(yù)應(yīng)力波紋管作為內(nèi)部降 溫設(shè)施時無需另外設(shè)置專用的降溫管，而且還可以避免用水降溫時波紋管及預(yù)應(yīng)力鋼絲 易出現(xiàn)銹蝕的問題，另外，本方法還具有操作簡單、成本低及應(yīng)用效果好等優(yōu)點。


圖1為采用本發(fā)明提供的用于控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)裂縫的方法時大體 積混凝土及模板結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為采用本發(fā)明提供的用于控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)裂縫的方法時某一 施工段中大體積混凝土、軟管及預(yù)應(yīng)力波紋管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的用于控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)上出現(xiàn) 裂縫的方法進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供的用于控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)裂縫的方法 是在澆筑大體積混凝土1之前在模板2的外面粘貼一層聚乙烯泡沫板3作為保溫層，以減 少澆筑時大體積混凝土1表面熱量的過快散失，同時利用軟管4將位于同一施工段中大體 積混凝土1內(nèi)的所有預(yù)留預(yù)應(yīng)力波紋管5依次連接起來，然后在澆筑后向上述由軟管4和 預(yù)應(yīng)力波紋管5連接成的連接管中通入冷風(fēng)，以加快大體積混凝土1內(nèi)部水化熱的散發(fā)， 從而降低大體積混凝土1的內(nèi)外溫差；澆筑后在大體積混凝土1表面上不與模板2接觸的 部位采用常規(guī)的保溫措施進(jìn)行保溫。
所述的聚乙烯泡沫板3的外部還設(shè)有一層薄鐵皮，用于保護(hù)聚乙烯泡沫板3，以 延長其使用壽命。所述的聚乙烯泡沫板3的厚度為5-50·。所述的開始通入冷風(fēng)時間為澆筑后的4 15天。本實施例中的大體積混凝土 1為橋梁上的箱梁。在大體積混凝土 1澆筑前，首 先在位于大體積混凝土1兩側(cè)的模板2外面粘貼一層聚乙烯泡沫板3作為保溫層，同時利 用軟管4將位于同一施工段中大體積混凝土1內(nèi)的所有預(yù)留預(yù)應(yīng)力波紋管5依次連接起 來，在澆筑后的4d 15d內(nèi)，利用供風(fēng)裝置向位于大體積混凝土 1 一側(cè)最外端的預(yù)應(yīng)力 波紋管5中通入冷風(fēng)，該空氣將依次通過該段中所有的預(yù)應(yīng)力波紋管5和軟管4，最后從 位于另一側(cè)最外端的預(yù)應(yīng)力波紋管5中流出。澆筑后在大體積混凝土1的頂面上采用常 規(guī)的保溫措施進(jìn)行保溫，直到養(yǎng)護(hù)過程結(jié)束。另外，開始通入冷風(fēng)的時間與大體積混凝 土 1的結(jié)構(gòu)及環(huán)境溫度、濕度等因素有關(guān)。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作任何形式上 的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修 飾，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)裂縫的方法，其特征在于所述的用于控 制大體積混凝土結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)裂縫的方法是在澆筑大體積混凝土(1)之前在模板(2)的外面 粘貼一層聚乙烯泡沫板(3)作為保溫層，以減少澆筑時大體積混凝土(1)表面熱量的過快 散失，同時利用軟管(4)將位于同一施工段中大體積混凝土(1)內(nèi)的所有預(yù)留預(yù)應(yīng)力波紋 管(5)依次連接起來，然后在澆筑后向上述由軟管(4)和預(yù)應(yīng)力波紋管(5)連接成的連接 管中通入冷風(fēng)，以加快大體積混凝土(1)內(nèi)部水化熱的散發(fā)，從而降低大體積混凝土(1) 的內(nèi)外溫差；澆筑后在大體積混凝土(1)表面上不與模板(2)接觸的部位采用常規(guī)的保溫 措施進(jìn)行保溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)裂縫的方法，其特征在 于所述的聚乙烯泡沫板(3)的外部還設(shè)有一層薄鐵皮，用于保護(hù)聚乙烯泡沫板(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)裂縫的方法，其特征在 于所述的聚乙烯泡沫板(3)的厚度為5 50mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)裂縫的方法，其特征在 于所述的開始通入冷風(fēng)的時間為澆筑后的4 15天。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)裂縫的方法。該方法是在大體積混凝土澆筑期間，利用粘貼在模板外的聚乙烯泡沫板保溫層來減緩大體積混凝土表面溫度的降低速度，同時利用在用軟管依次連接起來的預(yù)留預(yù)應(yīng)力波紋管內(nèi)通入冷風(fēng)的辦法來加快大體積混凝土內(nèi)部熱量的散發(fā)，從而能將大體積混凝土的內(nèi)外溫度差控制在25℃之內(nèi)，保證大體積混凝土上不會出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫。另外，利用既有的預(yù)應(yīng)力波紋管作為內(nèi)部降溫設(shè)施時無需另外設(shè)置專用的降溫管，而且還可以避免用水降溫時波紋管及預(yù)應(yīng)力鋼絲易出現(xiàn)銹蝕的問題，另外，本方法還具有操作簡單、成本低及應(yīng)用效果好等優(yōu)點。
文檔編號E04G21/24GK102011492SQ201010558488
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者何震, 劉振, 唐紅, 張志偉, 惲振波, 李自林, 王金海, 石紹立, 賈建國, 馬祥春 申請人:中鐵六局集團(tuán)天津鐵路建設(shè)有限公司, 中鐵六局集團(tuán)有限公司, 天津城市建設(shè)學(xué)院