浅析大体积混凝土裂缝控制

1 / 7 浅析大体积混凝土裂缝控制 浅析大体积混凝土裂缝控制 摘要 :大体积混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题，文章对大体积混凝土裂缝产生的原因进行了探讨分析，并结合本人在多年工程施工中的经验，针对这些产生原因提出了一些裂缝控制措施。 近年来，城市的高层建筑越来越多，而由于高层建筑荷载大，其基础结构形式多采用砼体积较大的箱型基础、筏板基础或者上部具有厚度较大承台的桩基础。这些大体积砼结构具有结构厚、体积大、钢筋密、砼数量多、工程条件复杂和施工技术高等特点。它们虽然受外界温度 变化影响较小，但要求抗渗性较高。因此，控制砼的内外温差和温度变形而造成的裂缝，提高砼的抗渗、抗裂和抗侵蚀性能是大体积砼施工的一个关键问题。 关于大体积砼的定义，目前国内还没有一个确切的定义。而就最近国内最新的观点认为：所谓大体积砼，是指其结构尺寸已经大到必须采用相应技术措施，妥善处理温度差值、合理解决温度应力并按裂缝开展的砼。通过以上定义，应该清楚的是，大体积砼不是由绝对截面尺寸来定义的，而是由是否产生不化热引起的温度收缩应力来定性的，但水化热的大小与截面尺寸有关。 2 / 7 大体积砼施工阶段产生 的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。一方面是砼由于内外温差产生应力和应变；另一方面是结构物的外约束和砼各质点的约束阻止了这种应变，一旦温度应力超过砼能承受的极限抗拉强度，就会产生不同程度的裂缝。总结大体积砼产生裂缝的工程实例，生产裂缝的主要原因有如下四个方面。 2 1 水泥水化热的影响 一般来说，大体积砼内部热量主要来源于水泥在水化过程中会产生大量的热量，试验证明每克普通水泥放出的热量可达 500J。大体积砼由于截面的厚度大，水化热聚集在结构内部不易散发，会引起砼内部的急骤升温。实验表明，水泥水化所产生的绝热温升可以由下式所得： 砼的绝热最高温升； 每千克水泥的水化热 ; 每立方米砼中水泥的用量 ; 砼的比热； 砼的容重 从上式不难看出，水泥水化热量与水泥品种、水泥强度等级、施工气温和龄期等因素有直接的关系。 2 2 内外约束条件的影响 大体积砼与地基浇筑在一起，当温度变化时受到下部3 / 7 地基的限制，因而产生外部的约束应力。当温度下降时，会产生较大的拉应力，当拉 应力超过砼的抗拉强度时，砼就会出击垂直裂缝。在全约束条件下，砼结构的变形应该是温差和砼膨胀系数的乘积，即，当超过砼的极限拉伸值时，结构会出现裂缝。由此可见，降低砼的内外温差和改善约束条件，是防止大体积砼裂缝的重要措施。 2 3 外界气温变化的影响 砼的内部温度是由浇筑浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度的叠加之和。而浇筑温度与外界气温有着直接的关系，外界气温愈高，砼的浇筑温度也越高；如果外界气温下降，会增加砼的温度梯度，如果气温骤降，会大大增加外层砼与内部砼的温度梯度， 对大体积砼极为不利。 2 4 砼收缩变形的影响 2 4 1 砼塑性收缩变形 在砼硬化之前，砼牌塑性状态，如果上部砼的均匀沉降受到钢筋或大的砼骨料的限制，或者平面面积较大的砼，其水平方向的减缩比垂直方向更难时，就容易形成一些不规则的砼塑性收缩性裂缝。 2 4 2 砼的体积变形 砼在水泥水化过程中会产生一定的体积收缩变形，在掺入砼中的拌合水，约有 20%的水分是水泥水化所必需的，4 / 7 其余的都要被蒸发，最初失去的自由水几乎不引起砼的收缩变形，但随着砼的继续干燥而会使多余的水逸 出，就会出现干燥收缩。 3 1 结构设计方面 对于大体积砼，在结构设计上，可以从如下几个方面来改善大体积砼的内外约束条件及对结构薄弱环节进行补强。合理分段浇筑，当大体积砼结构的尺寸过大，应采用合理的分段浇筑，即增设“后浇带”进行浇筑；合理配筋，在构造设计方面进行合理配筋，对砼结构的抗裂有很大的作用，特别是沿砼表面配筋，可大大提高面层表面降温的影响和干缩；设置滑动层，边界存在约束才会产生温度应力，因此在大体积砼与外约束的接触面上全部设置滑动层，可以大大控制裂缝的产生；设置应力缓和沟； 设置缓冲层；避免应力集中等。 3 2 施工技术方面 3 2 1 选择合适水泥品种和严格控制水泥用量 从前面裂缝产生的原因，可以看出控制水泥水化热引起的温升，即减小降温温差，对降低温度应力，防止产生温度裂缝起到釜底抽薪的作用。具体工作中，应该选用中热或低热的水泥品种，例如选用级硅酸盐水泥，比选用级矿渣硅酸盐水泥， 3d 同水化热平均升温 5另外，充分利用砼的后期强度，一方面在满足砼强度和耐久性的前提下，尽量5 / 7 减少水泥的用量，严格控制每立方米砼水泥用量不超过400 3 2 2 选择适当外加剂 在砼中适量的加入外加剂，如防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂等，可以使砼获得所需要的特性，尤其是在泵送砼中作用更为明显。一般来说，外加剂中木质素磺酸钙能提高混凝土的和易性 ,使用水量减少 20%左右 ,水灰比可控制在以下 ,初凝延长到 5保持强度不变，可节约水泥 10%，从而降低水化热。 3 2 3 骨料的选择 对于粗骨料的选择，要求有一个最佳的最大粒径，以自然连续级配的粗骨料配制，并选用较大骨料粒径；对于细骨料的选择，宜采用中、粗砂，细度模数在 之内；同时，骨料中不应含有超量的淤泥、粉屑、有机物及其它有害物质。进行砼配合比设计时，必须进行优化级配合设计，施工进加强搅拌、浇筑和振捣等工作。 3 2 4 采用切合工程实际的施工工艺 在现在大部分的大体积砼浇筑过程中，都采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法。这种浇筑方法，可以避免混凝土输送管道经常拆除、冲洗和接长，从而提高泵送效率，简化混凝土的泌水处理 ,保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。 6 / 7 3 2 5 严格控制混凝土出机温度和浇筑温度 为了降低大体积砼 的总温升，减少结构物的内外温差，控制砼的出机温度与浇筑温度同样非常重要。大体积砼最好选在春秋季施工，以降低入模温度，既使是在夏季施工最好采取有效措施降低入模温度，尤其要注意的是浇筑砼时不要让砼在太阳下直接爆晒。 3 3 施工组织方面 3 3 1 加强混凝土的施工监测工作 在大体积砼的凝结硬化过程中，应随时摸清大体积砼不同深度处温度场升或降的变化规律，及时监测砼内部的温度情况，可以确保砼不产生过大的温度应力。从已有施工经验的测温情况看 ,混凝土内部温升的高峰值一般在内产生 ,3d 内温度可 上升到或接近最大温升，内外温差值在 20左右。 3 3 2 加强砼浇筑后的养护 一般情况下，为防止混凝土内外温差过大，应根据当时的施工情况和环境气温，采用“蓄水法”进行混凝土养护。在混凝土施工期间可通入冷却循环水，以便加快承台内部热量的散发。同时，对于大体积砼浇筑而言，土是砼最好的养护材料之一，因些一般在砼浇筑完后，应尽快回填土。 裂缝是大体积混凝土结构中一种普遍存在的现象，研究表明，砼的破坏过程是非常复杂的，已有的储