大体积混凝土裂缝产生原因与防治措施.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除大体积混凝土裂缝产生原因与防治措施 大体积混凝土是指断面最小尺寸大于1m以上的,表面系数不大于5m-1的混凝土结构。大体积混凝土结构的截面尺寸较大,裂缝一般在混凝土浇筑短期内形成,此时设计荷载尚未作用于结构上,因此由外荷载引起裂缝的可能性很小。但由于水泥的水化作用是放热反应,大体积混凝土自身又具有一定的保温性能,因此其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多,而在混凝土升温峰值过后的降温过程中,内部降温速度又比其表层慢得多,在这些过程中,混凝土各部分的温度变形及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生的温度应力,是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土的内外约束应力(包括混凝土的抗拉强度) 时,混凝土就会出现裂缝。一、裂缝产生的原因1、外界温差变化的影响混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。温差的产生主要有三种情况：第一种是在混凝土浇筑初期，这一阶段产生大量的水化热，形成内外温差并导致混凝土开裂，这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天(升温阶段)。另一种是在拆模前后，这时混凝土表面温度下降很快，从而导致裂缝产生。第三种情况是当混凝土内部温度高达峰值后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值即内部温差。这三种温差都会产生裂缝，但最严重的是水化热引起的内外温差。2、混凝土收缩的影响混凝土在空气中凝结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力情况下的这种自然变形,受到外部约束时(钢筋、支承条件等) ,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。在凝结初期主要是水泥石在水化凝固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，影响混凝土收缩的主要因素主要是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品种。混凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土收缩就越大。水泥品种对干缩量及收缩量也有很大的影响，一般中低热水泥和粉煤灰水泥的收缩量较小。3、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7天左右,一般水泥可以放出500 J / g 左右的热量,如果以水泥用量350 kg/ m3550 kg/ m3 来计算,混凝土将放出17500 kJ / m327500kJ / m3 的热量,从而使混凝土内部温度升高(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抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。混凝土自身内外温差越大,其表面产生的拉应力也越大,表面出现的裂缝也会越严重。二、防止产生裂缝的措施1、温度控制措施混凝土温度和温度变化对混凝土裂缝是极其敏感的。当混凝土从零应力温度降低到混凝土开裂温度时，混凝土拉应力超过了此时的混凝土极限拉应力。因此，通过应降低混凝土内水化热温度和混凝土初始温度，减少和避免裂缝风险。人工控制混凝土温度的措施对早期因热原因引起的裂缝作用不明显。比如表面保温材料保护可以减少内外温差，但不可避免地招致混凝土体内温度很高，从受约束而导致贯穿裂缝的角度看，是一个潜在恶化裂缝的条件。因为体内热量迟早是要散发掉的。另外人工控制混凝土温度还需注意的问题是防止过速冷却和超冷，过速冷却不仅会使混凝土温度梯度过大，而且早期的过速超冷会影响水泥胶体体系的水化程度和早期强度，更易产生早期热裂缝。超冷会使混凝土温差过大，引起温差裂缝浇筑时间尽量安排在夜间，最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置，或用湿麻袋覆盖，必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时，可在水平及垂直泵管上加盖草袋并喷冷水。2、优选混凝土各种原材料2.1、水泥的选择尽量选用低热或中热水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥)，或利用混凝土的后期强度(90d180d)以降低水泥用量，减少水化热(因为每加减10kg水泥，温度会相应增减1，水化热与水泥用量成正比)。在条件许可的情况下，应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期（15d）可产生一定的预压应力，而在水化后期预压应力可部分抵消温度徐变应力，减少混凝土内的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。2.2、骨料的选择选择级配良好的骨料。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%83%，因此在选择骨料时，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。一般来说，可以选用粒径4mm40mm的粗骨料，尽量采用中砂，严格控制砂、石子的含泥量(石子在1%以内，砂在2%以内)。控制水灰比在0.6以下。还可以在混凝土中掺缓凝剂，减缓浇筑速度，以利于散热。另外还可以考虑在大体积混凝土中掺加坚实无裂缝、冲洗干净、规格为150mm300mm的大块石。掺加大块石不仅减少了混凝土总用量，降低了水化热，而且石块本身也吸收了热量，使水化热能进一步降低，对控制裂缝有一定好处。2.3、掺加适量外加剂在混凝土中掺加一定量的缓凝剂,以延缓水泥的水化速度。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、设计优化措施3.1、精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能地降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比) 二掺(掺高效减水剂和高性引气剂) 一高(高粉煤灰量) ”的设计准则。3.2、增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。3.3、合理设置伸缩缝,避免结构超长束缚混凝土变形而引起开裂。4、施工方法控制措施4.1、严格控制混凝土入模温度入模温度的高低,与出灌温度密切相关,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。在冬季进行施工,要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。搅拌混凝土时，对原材料应视气温高低进行加热。4.2、加强技术管理施工中严格按照方案及交底的要求指导施工，明确分工，责任到人。加强计量监测工作，定时检查并做好详细记录，认真对待浇筑过程中可能出现的冷缝，并采取措施加以杜绝。4.3、严格控制混凝土的浇筑速度,一次浇筑的混凝土不可过高、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,严防漏振及过振。4.4、混凝土温度控制与监测。为降低大体积混凝土的水化热,在混凝土的内部通入冷却循环水,采用循环法以降低混凝土内部温度,加快混凝土内部的热量散发。为能够较准确地测量出混凝土内部温度,在混凝土中预埋测温管,用水银温度计测温。上下层温差控制在15 20 之内。根据各测点的温度,可及时绘制出混凝土内部温度变化曲线,对照混凝土理论计算值,分析存在的问题,采取相应的技术措施。如混凝土内外温差超过25 ,应进一步采取保温措施。4.5、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,防止表面水分过分蒸发,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。混凝土浇筑完毕并抹压结束后,在其顶面应及时用塑料薄膜或草帘等加以覆盖,要求覆盖严密,并经常检查覆盖保湿效果。4.6、混凝土测温4.6.1、布置测温点:为及时掌握混凝土内部温升与表面温度的变化值，在承台内埋没布置测温区，每区由上、中、下3个测点组成，测点间距为500mm，测点底标高在砼中均高布设，管底埋置于基础混凝土的中心位置，测量混凝土中心的最高温升，另一根管底距承台上表面100 mm，测量混凝土的表面温度测温管均露出混凝土表面100mm。 4.6.2、测温方法:第ld5d 每2h 测温1次，第6d 后每4h 测温1 次，测至温度稳定为止。每次先测环境温度，再测砼温度，测温时间不少于5分钟，测温完毕后，及时塞好木塞，并覆盖麻袋保温层。4.6.3、测温结果:从测温情况看，混凝土内部温升的高峰值一般在3d5d内产生，3d 内温度可上升到或接近最大温升，内外温差值控制在25以内。四、结语对于大体积混凝土裂缝,应以