大體積混凝土裂縫分析及措施

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摘要：混凝土是以膠凝材料、水、細(xì)骨料、粗骨料、需要時摻入外加劑和礦物摻合料，按適當(dāng)比例配合，經(jīng)過均勻拌制、密實(shí)成型及養(yǎng)護(hù)硬化而成的人工石材。在施工過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)在成型后，出現(xiàn)各種裂縫。本文對大體積混凝土的裂縫成因與措施做如下論述。 

關(guān)鍵詞：混凝土  裂縫  措施          1 混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因          1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的宏觀裂縫產(chǎn)生的原因主要有三種：          1.1.1 由外荷載引起的裂縫，這是發(fā)生最為普遍的一種情況，即按常規(guī)計算的主要應(yīng)力引起的；          1.1.2 結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫，這是由于結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與計算假設(shè)模型的差異引起的；          1.1.3 變形應(yīng)力引起的裂縫，這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起的結(jié)構(gòu)變形，當(dāng)變形受到約束時便產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時就產(chǎn)生裂縫。          1.2 當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生變形時，在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間，都會受到相互影響.相互制約，這種現(xiàn)象稱為約束。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)截面較厚時，其內(nèi)部溫度和濕度分布不均勻，引起內(nèi)部不同部位的變形相互約束，這樣的約束稱之為內(nèi)約束；當(dāng)一個結(jié)構(gòu)物的變形受到其他結(jié)構(gòu)的阻礙所受到的約束稱為外約束。外約束又可分為自由體、全約束和彈性約束。建筑工程中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)所承受的變形，主要是溫差和收縮而產(chǎn)生的。          1.3 建筑工程中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)截面大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，由此形成的溫度收縮應(yīng)力是導(dǎo)致鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。這種裂縫有表面裂縫和貫通裂縫兩種。表面裂縫是由于混凝土表面和內(nèi)部的散熱條件不同，溫度外低內(nèi)高，形成了溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，表面的拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度而引起的。貫通裂縫是由于大體積混凝土在強(qiáng)度發(fā)展到一定程度，混凝土逐漸降溫，這個降溫差引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形，受到地基和其他結(jié)構(gòu)邊界條件的約束時引起的拉應(yīng)力，超過混凝土抗拉強(qiáng)度時所可能產(chǎn)生的貫通整個截面的裂縫。這兩種裂縫不同程度上，都屬有害裂縫。          2 控制混凝土裂縫的措施          為了有效地控制有害裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，必須從控制混凝土的水化升溫、延緩降溫速率、減少混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度、改善約束條件和設(shè)計結(jié)構(gòu)等方面全面考慮，結(jié)合實(shí)際采取措施。          2.1 降低水泥水化熱和變形          2.1.1 選用低水化熱或中水化熱的水泥品種配置混凝土，如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥等。          2.1.2 充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，減少每立方米混凝土中水泥用量。根據(jù)試驗(yàn)每增減10kg水泥，其水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升降1℃。          2.1.3 使用粗骨料，盡量選用粒徑較大、級配良好的粗骨料；控制砂石含泥量；摻加粉煤灰等摻合料和相應(yīng)的減水劑、緩凝劑，改善和易性、降低水灰比，以達(dá)到減少水泥用量、降低水花熱的目的。          2.1.4 在基礎(chǔ)內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管，通入循環(huán)冷卻水，強(qiáng)制降低混凝土水化熱溫度。          2.1.5 在厚大無筋或少筋的大體積混凝土中，摻加總量不超過20%的大石塊，減少混凝土的用量，以達(dá)到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。          2.1.6 在拌合混凝土?xí)r，還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補(bǔ)償收縮，減少混凝土的溫度應(yīng)力。           2.1.7 改善配筋。為了保證每個澆筑層上下均有溫度筋，可建議設(shè)計人員將分布筋做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。溫度筋分布細(xì)密，一般用φ8鋼筋，雙向配筋，間距15cm.這樣可以增強(qiáng)抵抗溫度應(yīng)力的能力.上層鋼筋的綁扎，應(yīng)在澆筑完下層混凝土之后進(jìn)行。          2.1.8 設(shè)置后澆縫.當(dāng)大體積混凝土平面尺寸過大時，可以適當(dāng)設(shè)置后澆縫，以減少外應(yīng)力和溫度應(yīng)力；同時也有利于散熱，降低混凝土地內(nèi)部溫度。          2.2 降低混凝土溫度差          2.2.1 選擇較適宜的氣溫澆筑大體積混凝土，盡量避開炎熱天氣澆筑混凝土，夏季可采用低溫水或冰水?dāng)嚢杌炷?，可對骨料噴冷水曬，運(yùn)輸工具如具備條件也應(yīng)搭設(shè)遮陽設(shè)施，以降低混凝土拌合物的入模溫度。          2.2.2 摻加相應(yīng)的緩凝型減水劑，如木質(zhì)素磺酸鈣等.          2.2.3 在混凝土入模時，采取措施改善和加強(qiáng)模內(nèi)的通風(fēng)，加速模內(nèi)熱量的散發(fā)。 2.3 加強(qiáng)施工中的溫度控制          2.3.1 在混凝土澆筑之后，做好混凝土地保溫保濕養(yǎng)護(hù)，緩緩降溫，充分發(fā)揮徐變特性，減低溫度應(yīng)力，夏季應(yīng)注意避免暴曬，注意保濕，冬季應(yīng)采取措施保溫覆蓋，以免發(fā)生急劇的溫度梯度發(fā)生。          2.3.2 采取長時間的養(yǎng)護(hù)，規(guī)定合理的拆模時間，延緩降溫時間和速度，發(fā)揮凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”。          2.3.3 加強(qiáng)測溫和溫度監(jiān)測與管理，實(shí)行信息化控制，隨時控制混凝土內(nèi)的溫度變化，內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)，基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以內(nèi)，及時調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施，使混凝土地溫度梯度和濕度不至過大，以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)。          2.3.4 合理安排施工程序，控制混凝土在澆筑過程中均勻上升，避免混凝土拌合物堆積過大高差.在結(jié)構(gòu)完成后及時回填土，避免其側(cè)面長期暴露。          2.4 改善約束條件，消減溫度應(yīng)力          2.4.1 采取分層或分塊澆筑大體積混凝土，合理設(shè)置水平或垂直施工縫，或在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置后澆帶，以放松約束程度，減少每次澆筑長度的蓄熱量，防止水化熱的集聚，減少溫度應(yīng)力。          2.4.2 對大體積混凝土基礎(chǔ)與巖石地基，或基礎(chǔ)與厚大的混凝土墊層之間設(shè)置滑動層，如采用平面澆瀝青膠鋪砂或刷熱瀝青或鋪卷材.在垂直面、健槽部位設(shè)置緩沖層，如鋪設(shè)30~50mm厚瀝青木絲板或聚苯乙烯泡沫塑料，以消除嵌固作用，釋放約束應(yīng)力。          2.5 提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度          2.5.1 選擇良好級配的粗骨料，嚴(yán)格控制其含泥量，加強(qiáng)混凝土的振搗，提高混凝土密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度，減小收縮變形，保證施工質(zhì)量。          2.5.2 采取二次投料法，二次振搗法，澆筑后及時排除表面積水，加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，提高混凝土早期或相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和彈性模量。          2.5.3 在大體積混凝土基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)置必要的溫度配筋，在截面突變和轉(zhuǎn)折處，底頂板與墻轉(zhuǎn)折處，孔洞轉(zhuǎn)角及周邊，增加斜向構(gòu)造配筋，以改善應(yīng)力集中，防止裂縫出現(xiàn)。          3 結(jié)語          3.1 經(jīng)過以上的分析可以看出，大體積混凝土有自己的特性，采取有效的、合理的、科學(xué)的手段是可以避免混凝土裂縫的發(fā)生。          3.2 只要我們在實(shí)際的施工過程中，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計和施工驗(yàn)收規(guī)范以及施工操作規(guī)程，大體積混凝土裂縫問題是可以解決的。