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】目前，超厚大体积混凝土不断增加，施工方法也各不相同。本文结合多年来工程施工中的经验，对大体积混凝土裂缝产生的原因，施工中控制技术进行了探讨分析，提出了一些裂缝控制措施。【关键词】大体积混凝土裂缝施工技术控制措施中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：近年来，国内大型工业与民用建筑的比例不断增加，高层楼房已经比较普遍。在高层建筑地下室的底板、箱型基础或者上部具有较大承重台的桩基础等，广泛的在实践中遇到。这些部位的混凝土一般较厚，有的已经达到2m以上。但是，在使用混凝土的同时，混凝土结构物出现了裂缝有一定的普遍性，影响到观感和质量。本文对常见影响因素和主要预防措施进行了分析探讨。定义1、大体积混凝土目前尚无一个明确的定义，国外的定义也不尽相同。日本建筑学会标准（JASS5）规定：“结构断面最小厚度在80cm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，称为大体积混凝土”。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”。我国混凝土结构施工规范认为：凡是结构物断面最小尺寸在3m以上的混凝土块体，单面散热的结构断面最小尺寸在75cm以上，双面散热在100cm以上，水化热引起的最高温度与外界气温之差，预计超过25的混凝土，均可称为大体积混凝土。2、混凝土裂缝从我国的“混凝土结构设计规范GBJ1089）”表3.3.4规定看，其裂缝宽度在不同的环境下，不同的混凝土结构物其裂缝的宽度也有所不同的控制标准，允许裂缝宽度为0.20.3mm。而从国外的情况看，不同的国家对混凝土构筑物的裂缝宽度也有不同的规定，如1970年欧洲混凝土专业委员会的规范所收集各个国家的标准设计裂缝规定如下：美国AGl规范规定裂缝为0.108mm；法国，规范规定裂缝为0.27mm；前苏联，规范规定裂缝为0.12mm；波兰，规范规定裂缝为0.182mm。裂缝控制的目标从近代科学关于混凝土工作的研究及大量的混凝土工程实践证明，混凝土结构裂缝是不可避免的，裂缝是人们可以接受的一种材料特性，只是如何使有害程度控制在某一有效范围之内。因为使用的混凝土是多种材料组成的一种混合体，且又是一种脆性材料，在受到温度、压力和外力的作用下，都有出现裂缝的可能性。从不同的国家来看，各国的规范对混凝土构筑物的裂缝都有不同的控制范围和要求。国际上也都根据本国的特点，对混凝土的裂缝都有明确的规定；在我国，对在不同环境下混凝土构筑物，在不同的介质情况下，所规定的混凝土裂缝宽度也不同。裂缝控制的目标是在施工中尽量少产生裂缝和把裂缝的宽度控制在合理的范围内，保证观感和符合功能性要求。裂缝种类及产生原因大体积混凝土结构往往容易产生各种各样的裂缝，按裂缝的方向、形状分为：水平裂缝，垂直裂缝，横向裂缝，纵向裂缝，斜向裂缝以及放射状裂缝等；按裂缝深度分为：贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝。裂缝的产生是由多种因素引起的，按照施工中裂缝产生的原因，主要包括以下几类：（一）、荷载引起的裂缝指在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝。包括1、设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算等。2、施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料等。3、使用阶段，超出设计载荷的重负；撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。（二）、温度变化引起的裂缝混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。（三）、收缩引起的裂缝在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因。塑性收缩：发生在施工过程中、混凝土浇筑后45小时左右，由于水泥水化反应，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。缩水收缩（干缩）。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。（四）、地基础变形引起的裂缝由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：1、地质勘察精度不够、试验资料不准。2、地基地质差异太大。3、结构荷载差异太大。4、结构基础类型差别大。如混合使用扩大基础和桩基础，或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时。5、分期建造的基础。6、建筑建成以后，原有地基条件变化。如地基浸水、地下水位下降等。（五）、钢筋锈蚀引起的裂缝由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，钢筋锈蚀体积增长约24倍，对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土沿钢筋纵向产生裂缝。由于锈蚀，钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，诱发其它形式的裂缝。（六）、施工材料质量引起的裂缝配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。1、水泥（1）、水泥安定性不合格，水泥中游离的氧化钙含量超标。（2）、水泥出厂时强度不足，水泥受潮或过期，可能使混凝土强度不足，从而导致混凝土开裂。（3）、当水泥含碱量较高（例如超过0.6%），同时又使用含有碱活性的骨料，可能导致碱骨料反应。2、砂、石骨料砂石的粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大；如果使用超出规定的特细砂，后果更严重。砂石中云母、含泥量、有机质和轻物质、硫化物含量高，也将影响强度。3、拌和水及外加剂拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。（七）、施工工艺质量引起的裂缝在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。大体积混凝土质量及控制裂缝的措施裂缝会加速混凝土碳化和钢筋锈蚀，并产生恶性循环，严重破坏混凝土结构的安全性和耐久性，给工程造成严重损失，所以裂缝控制显得尤为重要。裂缝控制的主要技术措施涉及从设计到施工乃至后期养护的整个过程，分别介绍