大体积混凝土裂缝分析及控制措施研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 大体积混凝土裂缝分析及控制措施 研究 摘要：对大体积混凝土裂缝形式 进行了分类，并对裂缝产生的原因进行 了分析，找出了影响混凝土裂缝产生的 因素，提出了避免大体积混凝土裂缝产 生的应对措施，为今后类似工程提供了 借鉴和参考。 中国论文网 /2/view-12911041.htm 关键词：大体积混凝土；温度裂 缝；温度应力；应对措施 Abstract: Through sorting the crack type of mass concrete, the causes of generating the crack in mass concrete are analyzed, which is made to seek the influence factors for generating the crack. -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 Some preventive measures for preventing the crack of mass concrete are given, which can provide some reference to the mass concrete construction in future. Key words: mass concrete; temperature crack; temperature stress; preventive measure 随着国民经济的发展，大体积混 凝土工程在当今建（构）筑物中得到了 广泛的应用1。在工业与民用建筑中， 大体积混凝土工程主要出现在连续墙结 构、地下构筑物及设备基础等，大体积 混凝土以大区段为单位进行施工，施工 体积大，由此带来的问题是水泥水化作 用所放出的热量使混凝土内部温度逐渐 升高，而产生的内部热量又不易导出， 造成较大的内外温差，加之混凝土早期 的抗拉强度低，弹性模量小，致使混凝 土开裂，影响工程质量2。大体积混凝 土结构工程一般为地下或半地下建筑， 有防水要求，需严格控制混凝土裂缝。 因此，如何防止裂缝的产生和发展是大 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 体积混凝土施工中的一个重点、难点课 题。 1 大体积混凝土开裂的主要形式 1.1 温度裂缝 大体积混凝土工程，水泥用量多， 结构截面大，在混凝土浇筑初期，水泥 水化产生大量水化热，混凝土温度上升 很快。由于混凝土表面散热条件较好， 热量可向大气中散发，因而混凝土外部 温度上升较少；而在混凝土内部，由于 混凝土导热不良，体积过大，相对散热 较小，混凝土水化热积聚不易散发，温 度上升较多。这样大体积混凝土的温度 外低内高，形成了温度梯度，形成内部 约束，结果在混凝土内部产生压应力， 面层产生拉应力，当该拉应力超过混凝 土的极限抗拉强度时，混凝土表面就产 生温度裂缝。 1.2 收缩裂缝 混凝土浇筑数日后，水泥水化热 基本上已释放，混凝土从最高温度逐渐 降温，降温的结果引起混凝土收缩，再 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内 部拌和水的水化和蒸发，以及胶质体的 胶凝等作用，促使混凝土硬化时收缩变 形，受到基底或结构本身的约束，不能 自由变形，导致产生拉应力，当拉应力 超过混凝土极限抗拉强度时，则从约束 面开始向上开裂，形成收缩裂缝。 2 大体积混凝土开裂的原因分析 大体积混凝土的裂缝主要是由温 度变形引起的3-4。因为混凝土是热的 不良导体，散热很慢，浇注后，大体积 混凝土内部温度远高于外部，形成较高 的温差，造成内胀外缩，使外表产生很 大拉应力而致开裂，因此，如何减少内 外温差是是控制混凝土开裂的关键。在 约束条件下，混凝土浇注块产生的温差 引起的温度变形是与热膨胀系数的乘积。 当超过混凝土的极限拉伸值时，就会出 现裂缝，即 但是，由于混凝土存在徐变和塑 性变形，并且不可能受到绝对约束，因 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 此上式应修正为 因此 实验表明，K 值约为 56，故 2530。 通过上式可知，为解决大体积混 凝土的防裂问题，必须控制混凝土的内 外温差不大于 2530。因此，大体 积混凝土裂缝控制的核心是从大体积混 凝土施工中的各个环节控制混凝土浇筑 体内部温度及其变化。 3 影响大体积混凝土开裂的主要 因素 3.1 水泥水化热的影响 水泥在水化过程中产生大量的热 量，是大体积混凝土内部热量的主要来 源。由于大体积混凝土截面厚度大，导 热性能较差，水化热聚集在结构内部长 期不易散失，使混凝土内部的温度升高， 而外表面混凝土经散热温度降低，当混 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 凝土内部与表面温差过大时，就会产生 温度应力和温度变形。温度应力温差成 正比，温差越大，温度应力越大，当温 度应力超过混凝土内外的约束时，就会 产生裂缝。混凝土内部的温度与混凝土 的厚度及水泥用量有关，混凝土越厚， 水泥用量越多，内部温度越高。 3.2 外界气温变化的影响 大体积混凝土施工阶段，往往要 受外界气温变化的影响。混凝土内部温 度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温 升和结构散热降温等各种温度的叠加。 当外界气温越高，混凝土的浇筑温度也 越高；外界温度下降，尤其是骤降，会 增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯 度，产生温差和温差应力，当混凝土的 抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便 产生温度裂缝。因此选择低温浇注，就 会减少表层混凝土与外界气温的温差， 对有效防止大体积混凝土的开裂极为有 益。 3.3 约束条件的影响 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 大体积混凝土因温度变化而发生 变形时会受到不同程度的约束，其变形 受到限制，因而产生约束应力。当新浇 注混凝土与下层浇注好的混凝土或旧混 凝土浇注在一起，在温度发生变化时， 受到下层混凝土的限制，而产生外部约 束力。新浇注混凝土在早期温度上升时， 产生的膨胀变形受到约束而形成压应力， 但当温度下降，则产生较大拉应力。另 外，混凝土内部由于水泥的水化热而形 成中心温度高，热膨胀大，因而在中心 产生压应力，在表面产生拉应力，若超 过混凝土抗拉强度，新浇注的混凝土将 会出现垂直裂缝。 3.4 混凝土的收缩变形影响 混凝土中多余水分的蒸发，是引 起混凝土体积收缩的主要原因之一。混 凝土的拌合水中，只有约 20的水分是 水泥水化所必需的，其余 80的水要被 蒸发。当水分蒸发时，混凝土表面干燥 收缩快，中心干燥收缩慢，由于表面的 干缩受到中心部位混凝土的约束，就会 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 产生收缩应力而出现裂缝 4 防止大体积混凝土裂缝的施工 技术措施 4.1 优化混凝土的配合比 为了避免大体积混凝土结构裂缝， 在选择混凝土的用料上，应尽量使用中 低热的水泥品种，合理确定配合比，充 分利用混凝土的中后期强度，尽可能的 减少水泥用量，减少水泥水化产生的热 量，从而控制大体积混凝土的温度升高， 严格控制集料的级配及其含泥量，避免 因混凝土,含泥量大而增加混凝土的收缩， 降低混凝土的抗拉强度致其开裂。 4.2 合理使用外加剂 外加剂可以起到分散水泥颗粒、 增加和易性的作用，进一步改善可泵性， 可减少用水 10左右，缓延混凝土凝结 时间。具体说来，外加剂在大体积混凝 土中具有以下作用： 1）缓凝作用：在大体积混凝土 中，外加剂可使水泥水化放热速率减慢， 有利于热量消散，使混凝土内部温升降 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 低，对避免产生温度裂缝非常有利； 2）高效减水作用：高效减水作 用能大幅度减少混凝土拌合用水量，在 水灰比保持基本不变的情况下，可大幅 度减少混凝土的水泥用量，亦即降低产 生水化热的内因. 4.3 合理组织混凝土的施工 混凝土采用应分层浇筑，利用浇 筑面散热，以减少施工中出现裂缝的可 能性。每层混凝土浇筑厚度控制在 60cm 左右，在上层混凝土浇筑前，使 其尽可能多的向外界散发热量，降低混 凝土的温升值，缩小混凝土的内外温差 及温度应力，以免出现冷缝。随着混凝 土浇筑的向前推进，振捣器也应跟上， 加强对混凝土的振捣。 4.4 养护措施 大混凝土养护的关键是保持适宜 的温度和湿度。大体积混凝土浇筑后， 为了减少升温阶段内外温差，防止产生 表面裂缝，给予适当的潮湿养护条件， 以控制混凝土内外温差，促进混凝土强 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 度的正常发展的同时，防止混凝土裂缝 的产生和发展，对混凝土进行保湿和保 温养护是重要的。 1）混凝土的中心温度与表面温 度之间，混凝土表面温度与室外最低温 度之间的差值均应不大于 2530； 2）混凝土拆模时，混凝土的表 面温度与中心温度之间、表面温度与与 室外最低温度之间的差值均应不大于 20； 3）保湿法是在混凝土表面压平 后，先在混凝土表面洒水，再覆盖一层 塑料薄膜，然后在塑料薄膜上覆盖保温 材料（如草袋、锯木、湿砂等）进行养 护，保温材料夜间要覆盖严密，防止混 凝土暴露。在缓慢的散热过程中，保持 混凝土的内外温差不超过 20，根据具 体的情况，尽可能延长养护时间，拆模 后立即回填或再覆盖保护，同时预防近 期骤冷气候的影响，防止混凝土早期和 中期的裂缝