《大体积混凝土温度裂缝研究5800字（论文）》

大体积混凝土温度裂缝的防治措施摘要：当今社会在不断进步，经济在不断发展，各地的建筑工程施工进行的热火朝天。建筑工程的发展也带动了其相关行业的快速发展，而人们对建筑工程施工质量要求的不断提高的同时，许多城市房屋建筑工程也越来越大型化、复杂化。然而，大体积混凝土结构的收缩和温度变形作用较大，易出现混凝土裂缝，成为一项经常发生的质量缺陷，这种质量问题在业主投诉中屡见不鲜，结构裂缝给工程质量造成严重影响。因此，本文分析了大体积混凝土温度裂缝产生的原因以及控制方法，列举出了大体积混凝土的施工过程中存在的管理问题，并针对存在的问题提出管理措施。关键词：大体积混凝土；温度裂缝；防治措施1大体积混凝土的裂缝介绍1.1大体积混凝土概念目前，我国对大体积混凝土暂且还没有一个确切的定义，而国外所给出的定义一也大同小异。日木建筑学会规定结构断面最小的厚度超过厘米，水化热所导致混凝土内部的最高温度与外界气温之间的差异，估计将会超过25℃的混凝土，则称为大体积混凝土。美国混凝土学会的标准规定对于所有现场浇筑的大体积混凝土务必要采取措施解决水化热随时引发的体积变形的问题，以最大限度来降低混泥土的开裂率。国内有些规范则认为，若厚度超过0.5米，基础边长超过众长。立方米时则称为大体积混凝土。1.2裂缝的基本概念一般来说，裂缝是指固体材料中的某种不连续现象，在学术上属于结构材料强度理论范畴。在我国在对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是不同的，所以说，对混凝土构筑物的裂缝我国规范规定在设计上有一定的允许宽度。图1.1大体积混凝裂缝表现形式在建筑工程中，宽度小于的裂缝对防水、防腐、承重等正常使用都无危险性，故假定具有微观裂缝结构为无裂缝结构。1.3大体积混凝土温度裂缝产生的机理表面温度裂缝大多数是由于温差过大引起的。混凝土结构，特别是大体积混凝土结构浇灌后，在硬化期间水泥释放出大量的水化热而不易散发，内部温度不断上升，达到较高温度，而混凝土表面散热较快，使混凝土表面和内部温差较大。混凝土中由于水泥砂浆与骨料热膨胀系数的不同，在升温过程中温度荷载作用下水泥砂浆与骨料所形成的界面首先产生损伤，并随温度增加而发展，因此形成界面裂纹，当温差继续增加达到某一数值后，界面裂纹便向水泥砂浆中延伸。（a）表面裂缝（b）深层裂缝（c）贯穿裂缝图1.2大体积混凝土温度裂缝混凝土结构温度应力变化规律与其它结构相比有一定的差别。在以后的降温过程中界面裂纹与水泥砂浆中的微裂纹继续发展，以致发展成宏观裂缝，并可能导致混凝土结构发生断裂破坏界面是混凝上中最薄弱的环节，温度损伤首先在界面上出现微裂缝，然后向水泥砂浆中延伸，并可能发展成贯通裂缝。在混凝土内部，先后浇注的时间不同，散热条件和水泥用量不同等原因，在脱离地基约束的部位，主要受混凝土内部非线性温度场的约束条件控制，降低混凝土发热量是减少温度应力的主要措施，也是防止或减少严重危害裂缝发生和发展的主要措施。1.4大体积混凝土产生裂缝后的补救方法1.4.1表面处理法表面处理法是对混凝土构件表面较浅的裂缝用水泥砂浆或环氧树脂表面涂刷处理。这些表面裂缝一般都很细很浅，裂缝深度尚未达到钢筋表面，一般用高标号的砂浆进行表面涂抹即可。如果表面裂缝贯通底部，出现漏水的情况，可通过在构件表面贴补防水片等方法来解决。1.4.2填充密实法填充密实法是对中等宽度裂缝的处理，将裂缝处凿成凹槽再填充相应材料修补。当裂缝宽度小于0.3mm时，可采用专用的混凝土封堵材料来填充裂缝。1.4.3压力灌浆法压力灌浆法又称注浆法，它不仅修补面层而且能通过压力将注射用胶注到混凝土的内部裂缝处，对裂缝进行粘结封闭和补强加固，此种方法处理效果好，应用范围广。图1.3压力灌浆法主要用于贯穿性裂缝和细而深裂缝的修补，尤其是受力裂缝的修补；应根据裂缝的探测情况选择使用的注浆材料。缝隙全部注满后应继续稳定压力一定时间，吸浆率小于50ml/h后停止注浆，关闭注浆嘴。1.4.4结构补强法因外部因素造成的较大裂缝，严重影响使用，如不及时采取措施，会危及整个建筑物的安全。图1.4结构补强法例如外荷载超出设计的承载力、地震、爆炸、火灾等因素引起的裂缝，或由于钢筋锈蚀造成的构件承载力不足等原因引起的裂缝，通常采取结构补强法。采用预应力拉杆加固时，其预加应力的施工方法宜根据工程条件和需加预应力的大小选定。加固用钢板以3号钢或16号锰钢为宜，其厚度以2～6mm为宜。粘结钢板所用的粘结剂为JGN胶。2大体积混凝土裂缝成因及预防措施2.1大体积混凝土裂缝成因2.1.1收缩引起的裂缝混凝土在硬化的初期阶段，水泥与其他骨料结合发生体积变化；后期表现为混凝土内部水分蒸发而引起的收缩变形，这些因素都会产生很大的收缩应力。在收缩应力达到一定程度的时候，就会使混凝土产生收缩裂缝。所以，在一些大型的重要建筑项目施工时，都要将混凝土的自身收缩作为一项重要的性能指标来进行测定。影响收缩应力的主要因素就是水量和水泥用量的配比。水泥和水的用量越高，混凝土的收缩就会越强，同时水泥质量对收缩应力也有很大的影响。这类混凝土裂缝大部分是、都属于表面裂缝，呈龟裂状，形状无规律可循。此类裂缝产生的原因为混凝土浇筑后，表面没有及时覆盖，受风吹日晒，表面游离水分蒸发过快，产生急剧的体积收缩，而此时混凝土早期强度很低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。使用收缩率较大的水泥，水泥用量过多，或使用过量的粉砂。2.1.2材料原因由材料所引起的裂缝。材料之间碱骨料反应是指混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现在混凝土结构使用期间，一旦出现很难补救。另外，由材料质量原因引起的裂缝较常见的是水泥，粗细骨料质量不好，这种情况造成的后果是结构承载能力降低，刚度很差，空气稳定性很弱，隐患容易恶化等。混凝土的主要配料为水、水泥、石料、砂、掺合料和外加剂等，经过配置搅拌等工序，使个材料之间相互发生反应，凝固硬化。而如果混凝土的选料不当，或者配置不合理，都会影响混凝土的质量，使用质量不达标的混凝土，也是出现裂缝的一个原因之一。对钢筋、水泥的标号、生产质量合格证等没有进行严格的检查验收，对水泥的等级强度、性能等没有通过现场试验检测的方式进行检验，从而导致不符合质量要求的材料混入到施工现场，给后续施工带来严重的质量隐患。2.1.3温度天气的因素混凝土产生裂缝的原因有很多，温度变化是其中一个重要原因。混凝土有热胀冷缩的特性，随着内部温度外部环境等方面因素发生变化，混凝土奇偶会出现变形，在变形受到阻力的时候，就会产生相应的内应力，而内应力如果超过了混凝土本身的抗拉强度的时候，混凝土就会变形，从而产生温度裂缝。温度裂缝多发生在施工期间，缝宽受温度变化影响较明显，冬季较宽，夏季较细。混凝土各部位养护时间不一致或养护温度变化，混凝土的水化速度等不同，也会造成混凝土表面的色差。沿断面高度，裂缝大多呈上宽下窗状，但个别也有下宽上窄情况，遇上下边缘区配筋较多的结构，在时也出现中间宽两端窄的梭形裂缝。此外，在混凝土降温的时候也会形成裂缝。主要是因为在降温阶段，混凝土不断收缩，同样会受到外部约束力而产生拉应力，当这些拉应力超过混凝土的抗裂能力时，就会出现裂缝。2.1.4结构荷载结构裂缝后实施可以由很多因素引起的，在建设和使用可能会破裂。如早期的振动，很快拆除或施工方法不当，在储存、运输、组件加载块或不当的吊点位置、建设重载，过度紧张压力值可能产生裂缝。在钢筋混凝土结构设计规范当中，分别视不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2-0.3mm。那些宽度规定的宽度比裂缝，应该考虑和不允许开裂裂缝有害成分，仔细分析，慎重处理。混凝土因为荷载而产生的裂缝主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种类型，其中直接应力裂缝在设计计算阶段、施工阶段和使用阶段由于计算不合理、荷载漏算、不了解结构特点、大风或者地震等都会可能会发生，但是不是很常见；而次应力裂缝是荷载裂缝最经常发生的裂缝，在实际工程中往往由于结构某个部位引起次应力或者在孔洞的附近产生密集且非常大的集中应力导致裂缝的产生。2.1.5养护不当现场养护不当是造成混凝土收缩开裂最主要的原因。浇筑混凝土时都不能做到及时覆盖保温养护，一般总要等到最后一遍抹光结束后才覆盖，还有很多工地根本就不予覆盖，结果混凝土表面开裂。专业养护队伍，往往只关注建筑的建设，而忽视了混凝土结构的养护管理，出现路修好后无人管理的局面。由于工程工期的制约，绝大多数施工人员做不到，所以混凝土出现干缩裂缝就在所难免了。2.2大体积混凝土的温控方案设计2.2.1优化配合比，降低水化热为了减少温度裂缝产生对混凝土的质量的影响，项目部搅拌站根据图纸及规范要求进行多次配合比论证，降低水化热。在混凝土中应掺加UEA高效缓凝早强减水剂，增加混凝土早期强度和满足泵送要求，防止早期混凝土温度应力过大产生应变裂缝。同时降低混凝土的出机温度，混凝土入模温度以达到控制温度裂缝的目的。因此，项目部从原材料处入手，优化配合比。项目搅拌站试验室根据规范及图纸要求，选定了水胶比分别为0.44、0.42、0.40、0.38的配合比进行试配。同时根据试验混凝土拌合结果绘制强度、龄期（图2.1）曲线：图2.1混凝土强度、龄期曲线不可盲目选择标号大的水泥，应选择适合本工程而且质量口碑过硬的水泥，控制混凝土的收缩变形。根据工程实际需要，确定正确的材料参数，比如混凝土配合比，坍落度，搅拌时间等。大体积混凝土配合比选择时应考虑的是施工用配合比在满足设计要求及施工工艺要求的前提下，应尽量减少水泥用量，以降低混凝土的绝热温升。2.2.2控制浇筑温度，合理浇筑在每次混凝土开盘之前，试验室要量测水泥、砂、石、水的温度，并做记录，计算其出机温度，并估算浇筑温度。根据计算的出机温度，反馈搅拌站，采取必要措施进行降温处理。清除浇筑表面的浮浆，软弱混凝土层及松动的石子，并均匀地露出粗骨料。同时，搅拌站试验室对首盘混凝土进行开盘鉴定，浇筑后的混凝土，在振动界限以前，给予二次振捣，全面了解本次浇筑混凝土首盘的工作性能。对首盘混凝土测量其坍落度，观察混凝土坍落时分散情况、和易性等。为保证混凝土的浇筑质量，要及时清除混凝土表面的泌水。及时反馈首盘混凝土的质量至搅拌楼，搅拌站根据反馈信息进行进一步的调整与优化。2.2.3优化浇筑方案，合理降温保温施工时，严格按照要求分层，原则上砼分层厚度不大于50cm，在上层砼即将初凝前浇筑下层砼，确保混凝土维持较好的工作性能，保证砼施工质量，杜绝板的龟裂出现。混凝土浇筑后4～6小时内可能在表面上出现塑性裂缝，可采用二次压光或二次浇灌层处理。可以通过内装锯末满足不同工程不同季节的施工，施工方便，价格低廉。其次，混凝土浇筑前应当对模板、支架具备的承载力、刚度以及稳定性等进行检查，同时注意观察钢筋及预埋件的位置和规格，确认和工程实际要求完全一致后才可以进行浇筑。如果需要在原混凝土面上进行新混凝土的浇筑，则需要对于相接面进行凿毛，同时做好清洗工作，应当保持表明的湿润度但是要杜绝出现积水。在浇筑过程中，混凝土振捣是一个重要环节，一定要严格按操作规程操作，做到快插慢拔，快插是为了防止上层混凝土振实后而下层混凝土内气泡无法排出，慢拔是为了能使混凝土能填满棒所造成的空洞。根据大体积混凝土浇筑块体内部实际的温度场情况，按温控指标的要求采取必要的保温措施。2.3优化降温方案2.3.1埋设冷却水管埋地管道连续流动的冷水降低混凝土的温度，混凝土砌块也可冷却到稳定的体积。冷却水可用江水，冷却时间通常在开始投入的10d-15d。通常可使用25mm薄不锈钢管的管径，确定冷却效率的主要因素是管间距、冷却水温度和时间、管道直径的影响很小，可使用河水冷却，可以使用管径较大或较小的管道。一层混凝土浇筑开始后，应打开管道的排水系统，水的持续时间应充足，以确保混凝土的温升不超过第一次，体积较小的混凝土在达到最大温度时应停止用水，避免达到混凝土裂化的温度梯度。冷却速度应在每天0.6度左右。冷却速度约每天0.6℃左右。管道系统的设计应该注意，在安装和拆卸模板时水管的冷却活动不能停止，在经过水压试验后才能浇筑混凝土，管道系统不能有泄漏，观察冷却水流活动，可以测定混凝土内的温度和水温。结束后，使用微膨胀水泥灌浆，将水管表面配件移至混凝土深处，取出连接器后的孔洞可以用干燥的微膨胀混凝土封闭[11]。2.3.2混凝土面层保温尽量保持混凝土不流失水分，在一定范围内降低温度是避免开裂的重要原则。不受约束的冷却会使混凝土表面收缩，大约每低1℃缩短0.001%，30米长度下降30℃缩短9毫米。约束能够减短收缩，但会引发拉应力，温度下降很大时，足够引发混凝土表面开裂，表面裂纹扩展，内部产生裂缝的压力只需一半，所以混凝土在遭到寒潮攻击时，特别要运用保温措施，如保温充足、保温时间长，让混凝土渐渐冷却，拉应力达不到危险水平，拉伸应变的发展部分是在混凝土中松弛，直到温度达到允许的范围，从而避免表面裂纹的发生。为了获得良好的表面强度，必须保持充分的湿度。如果在养护时可以防止干涸过快，蠕变将进一步减小开裂应力，达到维护期限后，可以把覆盖物笼盖在混凝土上直到混凝土硬化，让混凝土表面缓慢干燥，这有利于减少开裂。3总结大体积混