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、細骨料、粗骨料、需要時摻入外加劑和礦物摻合料，按適當比例配合，經(jīng)過均勻拌制、密實成型及養(yǎng)護硬化而成的人工石材。在施工過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)混凝土結構在成型后，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 混凝土結構的宏觀裂縫產(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)計算的主要應力引起的；          1.1.2 結構次應力引起的裂縫，這是由于結構的實際工作狀態(tài)與計算假設模型的差異引起的；          1.1.3 變形應力引起的裂縫，這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起的結構變形，當變形受到約束時便產(chǎn)生應力，當此應力超過混凝土抗拉強度時就產(chǎn)生裂縫。          1.2 當混凝土結構物產(chǎn)生變形時，在結構的內部，結構與結構之間，都會受到相互影響.相互制約，這種現(xiàn)象稱為約束。當混凝土結構截面較厚時，其內部溫度和濕度分布不均勻，引起內部不同部位的變形相互約束，這樣的約束稱之為內約束；當一個結構物的變形受到其他結構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構所承受的變形，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構中，由于結構截面大，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力是導致鋼筋混凝土產(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部的散熱條件不同，溫度外低內高，形成了溫度梯度，使混凝土內部產(chǎn)生壓應力，表面產(chǎn)生拉應力，表面的拉應力超過混凝土抗拉強度而引起的。貫通裂縫是由于大體積混凝土在強度發(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，受到地基和其他結構邊界條件的約束時引起的拉應力，超過混凝土抗拉強度時所可能產(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度、改善約束條件和設計結構等方面全面考慮，結合實際采取措施。          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、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、復合水泥等。          2.1.2 充分利用混凝土的后期強度，減少每立方米混凝土中水泥用量。根據(jù)試驗每增減10kg水泥，其水化熱將使混凝土的溫度相應升降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的減水劑、緩凝劑，改善和易性、降低水灰比，以達到減少水泥用量、降低水花熱的目的。          2.1.4 在基礎內部預埋冷卻水管，通入循環(huán)冷卻水，強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，以達到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。          2.1.6 在拌合混凝土時，還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補償收縮，減少混凝土的溫度應力。           2.1.7 改善配筋。為了保證每個澆筑層上下均有溫度筋，可建議設計人員將分布筋做適當?shù)恼{整。溫度筋分布細密，一般用φ8鋼筋，雙向配筋，間距15cm.這樣可以增強抵抗溫度應力的能力.上層鋼筋的綁扎，應在澆筑完下層混凝土之后進行。          2.1.8 設置后澆縫.當大體積混凝土平面尺寸過大時，可以適當設置后澆縫，以減少外應力和溫度應力；同時也有利于散熱，降低混凝土地內部溫度。          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攪拌混凝土，可對骨料噴冷水曬，運輸工具如具備條件也應搭設遮陽設施，以降低混凝土拌合物的入模溫度。          2.2.2 摻加相應的緩凝型減水劑，如木質素磺酸鈣等.          2.2.3 在混凝土入模時，采取措施改善和加強模內的通風，加速模內熱量的散發(fā)。 2.3 加強施工中的溫度控制          2.3.1 在混凝土澆筑之后，做好混凝土地保溫保濕養(yǎng)護，緩緩降溫，充分發(fā)揮徐變特性，減低溫度應力，夏季應注意避免暴曬，注意保濕，冬季應采取措施保溫覆蓋，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，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“應力松弛效應”。          2.3.3 加強測溫和溫度監(jiān)測與管理，實行信息化控制，隨時控制混凝土內的溫度變化，內外溫差控制在25℃以內，基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以內，及時調整保溫及養(yǎng)護措施，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.在結構完成后及時回填土，避免其側面長期暴露。          2.4 改善約束條件，消減溫度應力          2.4.1 采取分層或分塊澆筑大體積混凝土，合理設置水平或垂直施工縫，或在適當?shù)奈恢迷O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，減少溫度應力。          2.4.2 對大體積混凝土基礎與巖石地基，或基礎與厚大的混凝土墊層之間設置滑動層，如采用平面澆瀝青膠鋪砂或刷熱瀝青或鋪卷材.在垂直面、健槽部位設置緩沖層，如鋪設30~50mm厚瀝青木絲板或聚苯乙烯泡沫塑料，以消除嵌固作用，釋放約束應力。          2.5 提高混凝土的極限拉伸強度          2.5.1 選擇良好級配的粗骨料，嚴格控制其含泥量，加強混凝土的振搗，提高混凝土密實度和抗拉強度，減小收縮變形，保證施工質量。          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，加強早期養(yǎng)護，提高混凝土早期或相應齡期的抗拉強度和彈性模量。          2.5.3 在大體積混凝土基礎內設置必要的溫度配筋，在截面突變和轉折處，底頂板與墻轉折處，孔洞轉角及周邊，增加斜向構造配筋，以改善應力集中，防止裂縫出現(xiàn)。          3 結語          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 只要我們在實際的施工過程中，嚴格執(zhí)行設計和施工驗收規(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。