大体积混凝土裂缝成因与控制毕业论文.doc

西安职业技术学院 毕业论文（设计） 题 目： 大体积混凝土裂缝成因与控制 班 级： 建筑1012 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 王赛金 完 成 日 期： 大体积混凝土裂缝成因与控制摘要随着我国经济的迅速的发展，工程建设规模越来越大型化。与此相适应，在普通工业与民用建筑中大体积混凝土结构大量出现。目前建筑施工中普通使用的商品混凝土开裂现象一直比较普遍，加之现在所生产的水泥放热速度较过去大为提高，这使得大体积混凝土的温度裂缝问题日益突出，已成为普遍性的问题。大体积混凝土温度裂缝问题十分复杂，涉及到结构、建筑材料、施工、岩土、环境等多方面因素。建设领域目前对水工建筑中所使用的大体积混凝土研究较多，而对普通建筑中所使用的体积相对要小很多的大体积混凝土的研究却还比够深入、全面，相关的规范条文覆盖面还不够完善，对很多工程实践中的问题只能依靠经验处理，缺乏适当的理论依据，这使在工程实践中造成许多不必要的人力、物力、财力的浪费，大体积混凝土施工质量控制的结果也不理想。本文在参考了大量文献资料、总结了大体积混凝土温度裂缝产生的原因的基储上，改进了大体积混凝土温度应力的计算方法和温度裂缝的控制方法，并将这些应用到实际大体积混凝土工程的温度监测和裂缝控制中，取得了良好的效果。同时也说明本文所采用取的温控措施的合理性和有效性。关键字：大体积混凝土；混凝土裂缝；控制II目 录前言1第一章 大体积混凝土的定义和特点21.1大体积混凝土的概念21.2大体积混凝土的特征2 1.2.1工程条件的复杂2 1.2.2对裂缝的控制要求2 1.2.3散热空难、易收缩2第二章 大体积混凝土产生裂缝的原因及分类32.1大体积混凝土裂缝产生的原因32.1.1水泥水化热的影响32.1.2外界气温湿度变化的影响32.1.3混凝土收缩的影响32.2大体积混凝土裂缝的分类4第三章 防止大体积混凝土产生裂缝的措施43.1防止大体积混凝土产生裂缝的内部措施43.1.1水泥的选择43.1.2骨料的选择43.1.3参加外加剂43.2防止大体积混凝土产生裂缝的外部措施53.2.1设计优化措施53.2.2施工控制措施53.2.3混凝土养护53.2.4健全施工组织管理5结论5参考文献6致谢6III前 言随着我国经济的迅速的发展，工程建设规模越来越大型化。与此相适应，在普通工业与民用建筑中大体积混凝土结构大量出现。目前建筑施工中普通使用的商品混凝土开裂现象一直比较普遍，加之现在所生产的水泥放热速度较过去大为提高，这使得大体积混凝土的温度裂缝问题日益突出，已成为普遍性的问题。大体积混凝土温度裂缝问题十分复杂，涉及到结构、建筑材料、施工、岩土、环境等多方面因素。建设领域目前对水工建筑中所使用的大体积混凝土研究较多，而对普通建筑中所使用的体积相对要小很多的大体积混凝土的研究却还比够深入、全面，相关的规范条文覆盖面还不够完善，对很多工程实践中的问题只能依靠经验处理，缺乏适当的理论依据，这使在工程实践中造成许多不必要的人力、物力、财力的浪费，大体积混凝土施工质量控制的结果也不理想。本文在参考了大量文献资料、总结了大体积混凝土温度裂缝产生的原因的基储上，改进了大体积混凝土温度应力的计算方法和温度裂缝的控制方法，并将这些应用到实际大体积混凝土工程的温度监测和裂缝控制中，取得了良好的效果。同时也说明本文所采用取的温控措施的合理性和有效性。本文在具体大体积混凝土工程中所采用的温度监测和裂缝控制措施，为今后同类工程的施工提供方便，也为今后进行进一步的理论研究提供了实验和理论参考依据。5第一章 大体积混凝土的定义和特点1.1大体积混凝土的概念对于大体积混凝土的定义，各国的规定不尽相同，如：日本建筑协会标准（JASS5）规定：“结构断面最小厚度在800以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25的混凝土，称之大体积混凝土。”美国混凝土学会(ACI)规定：“任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂。”前苏联规范中定义：当混凝土在施工期间被分成若干独立的混凝土构件时，要确定单独构件在水化热作用下的温度问题的混凝土。1.2大体积混凝土的特征现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基储，大型设备基储，水里大坝等。它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m。它的表面系数比较小，水泥水化释放比较集中，内部温度上升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工质量。1.2.1工程条件复杂大体积混凝土结构物或者构件体积庞大、混凝土用量大，由此导致工程条件复杂多样1.2.2对裂缝的控制要求高大体积混凝土多用于坝体、基础等，对构件的要求除了一般的强度、刚度、稳定性等之外，还有整体性、防水性、抗渗性等诸多要求。所以大体积混凝土质量控制中，混凝土裂缝的控制成为问题的关键。1.2.3散热困难，易收缩大体积混凝土尺寸厚度大，水泥水化热散发困难，使得混凝土浇筑后温度上升幅度大（最高可达80以上），出现可观的膨胀量；到了后期降温阶段，又会出现相应的可观的温度收缩。大体积混凝土中配筋量一般相对较小，容易在后期降温阶段，因为温度收缩过大过快而使混凝土中出现严重的贯穿性裂缝，严重降低大体积混凝土的整体性、抗渗能力等。因此，在某种程度上，对于大体积混凝土质量控制就是对混凝土温度裂缝的控制。第二章 大体积混凝土产生裂缝的原因与分类2.1大体积混凝土裂缝产生的原因大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的；另一方面是由混凝土图外部因素引起的：结构外部约束和混凝土各质点间的约束；阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大,但抗拉强度却很差，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许范围内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制。产生裂缝的主要原因有以下几方面：2.1.1水泥水化热的影响水泥水化过程中放出大量的热量，且主要集中在浇筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的热量，如果以水泥用量350Kg/m3550Kg/m3来计算，每m3混凝土将放出17500KJ27500KJ的热量，从而使混凝土内部升高。（可达70左右，甚至更高）。尤其对于大体积混凝土来讲，这种现象更加严重。因为混凝土内部和表面的散热条件不同，因此混凝土中心温度很高，这样就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。 2.1.2外界气温湿度变化的影响大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。 2.1.3混凝土收缩的影响混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支承条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。混凝土中的20的水分是水泥硬化所需要的，而约80的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水分蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替，这对混凝土是非常不利的。其中影响混凝土收缩的主要原因是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以、施工工艺（特别是养护条件）。2.2大体积混凝土裂缝的分类大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同。分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构的断面，也有一定的危害性；表面裂缝一般危害性较小，但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度0.3；处于露天或室内高湿环境的构件最大裂缝宽度0.2。对于低下或半地下结构，混凝土的裂缝主要影响防水性能。一般当裂缝的宽度在0.10.2时，虽然早期有轻微渗水，但经过一段时间后，裂缝可以自愈。如超过0.20.3，则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速增大。所以，在地下工程中应尽量避免超过0.3贯穿全断面的裂缝。如出现这样的裂缝，将大大影响结构的使用，必须进行化学灌浆加固处理。第三章 防止大体积混凝土产生裂缝的措施大体积混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性、防水性、危害严重，必须加以控制，大体积开裂主要是水化热使混凝土温度升高引起的，所以采用适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度，在一定范围内，就可避免出现裂缝。这些措施包含了混凝土施工的全过程，包括选择混凝土组成材料、施工安排、浇筑前后降低混凝土温度的措施和养护保温等。3.1防止大体积混凝土产生裂缝的内部措施3.1.1水泥的选择大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。3.1.2骨料的选择在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的砾石。既可以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。在选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂，从而降低混凝土的干缩，减少水化热量，对混凝土的裂缝控制有重要作用。3.1.3掺加外加剂掺加适量的减水剂，它可有效地增加混凝土的流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝土的强度，从而可降低水化热，同时可明显延缓水化热释放速度。3.2防止大体积混凝土产生裂缝的外部措施3.2.1设计优化措施 1) 精心设计混凝土配合比。2) 增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。3) 避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。3.2.2施工控制措施 1）控制混凝土入模温度入模温度的高低，与出机温度密切相关，另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。在温度较高的情况下进行施工，可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖，以减少阳光对其的辐射，同时对浇筑前的砂石用冷水降温。如果是在冬季进行施工，因为要防止早期混凝土被冻问题，所以要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热，对原材料应视气温高低进行加热。 2） 严格控制混凝土的浇筑速度，一次浇注的混凝土不可过高、过厚，以保证混凝土温度均匀上升。保证振捣密实，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严格控制漏振及过振。 3.2.3混凝土养护混凝土养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土的内外温差，促进混凝土强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。从混凝土浇筑完成到终凝这段时间的养护对混凝土而言十分重要。混凝土浇筑完毕后，在其顶面及时加以覆盖，要求覆盖严密，并经常检查覆盖保湿效果。其主要作用有二：一是蓄水保温，防止表面水分蒸发和避免受太阳辐射与刮风时温度骤变，二是保持内外温差的稳定。 3.2.4健全施工组织管理 在制订技术措施和质量控制措施的同时，还需落实组织指挥系统，逐级进行技术交底，做到层层落实，确保顺利实施。实践证明，在优化配合比设计，改善施工工艺，提高施工质量，加强养护等方面采取有效技术措施，坚持严谨的施工组织管理，完全可以控制大体积混凝土温度裂缝的发生。其它控制措施1) 每个规定的长度留设永久性变形缝。2) 使用补偿收缩混凝土。3) 降温法：在混凝土中埋设水管，通冷水进行冷却以降低混凝土内部的温度等。结 论通过对裂缝产生的原因、机理的分析，采取一定的针对性的措施，大体积混凝土的裂缝是可以减少到合理范围的。但由于裂缝产生的原因很复杂，要做到完全避免裂缝的产生还有一定的难度，还需要大量的研究和