大體積混凝土裂縫控制研究

【摘要】大體積混凝土澆筑后水泥水化熱溫升較高，由于體積較大，聚集在混凝土內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度顯著升高，造成混凝土內(nèi)外溫差較大，混凝土表面易產(chǎn)生裂縫。降溫階段，混凝土逐漸散熱收縮，混凝土內(nèi)部易出現(xiàn)貫穿性裂縫。總之混凝土的升降溫過程會引起混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力劇烈變化而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有害裂縫，施工難度較大。大體積混凝土的裂縫控制是一項(xiàng)較復(fù)雜的技術(shù)，理論與實(shí)踐經(jīng)常存在一定的偏差。本論文以大體積混凝土施工階段的裂縫控制為研究對象，在對裂縫的種類及成因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，闡述了大體積混凝土裂縫控制的理論及措施。

【關(guān)鍵詞】大體積混凝土；裂縫；控制

引言：混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)中占據(jù)著重要地位，但實(shí)際使用過程中混凝土裂縫的產(chǎn)生是不可避免的，這就需要將混凝土裂縫控制在符合規(guī)范要求的范圍內(nèi)。由于大體積混凝土截面體積大、強(qiáng)度等級高，水泥用量大等特點(diǎn)，造成水泥水化熱較大，混凝土內(nèi)部溫度升溫快，難以短時(shí)散發(fā)熱量，與表面混凝土的溫差大，超出正常溫差范圍，從而引起裂縫，對混凝土的質(zhì)量形成嚴(yán)重的危害。因此如何控制好混凝土的溫度是大體積混凝土施工中必須解決的首要問題，是保證混凝土質(zhì)量的根本。

1、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

裂縫產(chǎn)生原因可分為兩類：一是由外荷載引起的結(jié)構(gòu)性裂縫，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)分析中的主要應(yīng)力和其它的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力造成的受荷裂縫。二是由溫度應(yīng)力和混凝土自收縮引起的非結(jié)構(gòu)性裂縫，包括溫度、濕度、收縮、膨脹和不均勻沉降等引起。本文主要淺析非結(jié)構(gòu)性裂縫形成的原因。

1.1 荷載原因

在不同狀態(tài)荷載和次應(yīng)力等的影響下，大體積混凝土容易產(chǎn)生直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫，尤其是大體積混凝土結(jié)構(gòu)受拉、受剪、振動(dòng)比較嚴(yán)重的位置，結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)脆性破壞。通常情況下，大體積混凝土結(jié)構(gòu)要求對鋼筋進(jìn)行合理的布置，以提高結(jié)構(gòu)剛度水平，但在外界荷載因素的反復(fù)撞擊和振動(dòng)下，仍然可能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)抗拉和抗剪等能力范圍之外的破壞，而結(jié)構(gòu)剛度不足的大體積混凝土結(jié)構(gòu)部位，就會產(chǎn)生荷載裂縫。

1.2 內(nèi)部溫度應(yīng)力引起的裂縫

大體積混凝土與地基澆筑初期，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱， 達(dá)到502.42 j/g，1～3 天內(nèi)放出的熱量約是總熱量的50%， 因混凝土是熱的不良導(dǎo)體，水化熱積聚在混凝土內(nèi)部， 使其內(nèi)部溫度急劇上升，混凝土內(nèi)部形成的中心溫度高，熱膨脹大，故靠近中心處產(chǎn)生壓應(yīng)力， 遠(yuǎn)離中心處產(chǎn)生拉應(yīng)力，這種溫差引起的拉壓應(yīng)力一旦超過鋼筋混凝土的極限抗拉或抗壓強(qiáng)度就會產(chǎn)生裂縫；另外，在拆模前后，表面溫度降低很快，造成了溫度陡降，也會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。但是最常見的是由水化熱產(chǎn)生熱量帶來的裂縫。

1.3 混凝土自身收縮變形

混凝土中的80%水分都被蒸發(fā)了，20%水分是由于水泥硬化導(dǎo)致的。混凝土在水化過程中會產(chǎn)生變形的情況，主要是因?yàn)槟z材料的原因，混凝土凝膠材料的組成復(fù)雜。普通的凝膠混凝土大多數(shù)是收縮變形，部分為膨脹變形。如果混凝土溫度膨脹系數(shù)較大，自身體積也會出現(xiàn)大的變化。

1.4 鋼筋銹蝕原因

大體積混凝土結(jié)構(gòu)開裂的部分位置，鋼筋可能存在嚴(yán)重銹蝕現(xiàn)象，使得斷面的有效面積變小，進(jìn)而影響握裹混凝土的能力，甚至破壞大體積混凝土結(jié)構(gòu)，經(jīng)檢查，主要是因?yàn)榇篌w積混凝土施工的時(shí)候，鋼筋周圍的混凝土保護(hù)層厚度不足，留給氯化物侵入的空隙，破壞了鋼筋表面的氧化膜，從而逐漸發(fā)生銹蝕反應(yīng)，底板出現(xiàn)嚴(yán)重的混凝土開裂和剝落情況，使得鋼筋銹跡侵蝕到混凝土表面，對混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力。

1.5 不均勻沉降引起的裂縫

由于地基土質(zhì)軟弱或局部土質(zhì)不均勻，存在暗溝、洞穴、基坑等，土質(zhì)軟硬性質(zhì)差距較大，如果基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不當(dāng)，地基處理不合理，基底壓力或附加應(yīng)力由建筑受荷引起，倘若集中應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就會帶來不均勻沉降并引起開裂。

2、大體積混凝土的裂縫控制措施

2.1 全面做好施工前準(zhǔn)備工作

要想全面的在施工的過程中，改善混凝土的性能，從而提高混凝土的施工質(zhì)量，最基礎(chǔ)的就是要加強(qiáng)做好施工前設(shè)備的準(zhǔn)備工作，保證工具投入使用時(shí)，能使得混凝土的一些條件滿足施工設(shè)計(jì)中的需求。在準(zhǔn)備過程中，需要嚴(yán)格控制砂石骨料的含沙量，保證混凝土強(qiáng)度和流動(dòng)的情況下，盡量減少資料的應(yīng)用，降低混凝土絕熱溫度差。合理選擇水泥種類，水泥種類的不同，溫度差存在明顯的差異。

2.2 混凝土攪拌

大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)不能簡單以水化過程釋放熱量多少為標(biāo)準(zhǔn)，也不能像類似普通混凝土以28天抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn).而應(yīng)該將建筑體的耐久性、絕熱升溫、工作性及28天或56天的強(qiáng)度四項(xiàng)功能作為一個(gè)整體來設(shè)計(jì)。盡量采用“三低”原則，即低水灰比、低水泥用量、低用水量，投料計(jì)量應(yīng)準(zhǔn)確，攪拌時(shí)間應(yīng)充足。在混凝土攪拌過程中，嚴(yán)格控制原材料計(jì)量，嚴(yán)格控制混凝土塌落度，對拌合物使用冷卻或加冰拌合降溫的方法，并盡力降低新拌混凝土的出機(jī)溫度。

2.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑過程中振搗要均勻密實(shí)，振搗時(shí)間以表面開始泛漿為宜，以振搗力波及范圍重疊二分之一為振搗間距，嚴(yán)禁漏振或過振。澆筑完成后，將表面壓光、抹平，并進(jìn)行二次抹壓，以阻止產(chǎn)生裂縫。另外，大體積混凝土應(yīng)分層澆筑分層振搗，同時(shí)保證上層混凝土在下層初凝前緊密結(jié)合，避免間歇截面出現(xiàn)施工縫，提高結(jié)構(gòu)整體性和抗裂、抗剪性能。

盡量避開在太陽光照高溫時(shí)澆筑，若工程需要在夏季施工，盡量避開正午高溫時(shí)段，澆筑盡量安排在早上或夜間施工，避免高溫致使水化熱造成混凝土中心溫度與表面溫差懸殊，避開外界氣侯的突然變化（如溫度陡降、大風(fēng)）等惡劣天氣時(shí)澆筑。

2.4 混凝土養(yǎng)護(hù)與測溫

在混凝土的澆筑工作完成后，要及時(shí)按照溫控措施與技術(shù)的要求對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。混凝土養(yǎng)護(hù)作為大體積砼施工關(guān)鍵，其主要目的是降低砼澆筑內(nèi)外溫度差，從而降低砼塊體自身約束力。其次可減緩砼塊體在澆筑時(shí)的溫度降低速度，利用好砼的抗拉力，進(jìn)而提高砼塊體抗裂性能。與此同時(shí)，在混凝土養(yǎng)護(hù)的過程中應(yīng)保證良好的抗風(fēng)和濕度條件，使其在良好環(huán)境中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。使砼在澆筑時(shí)內(nèi)外溫度差和降溫的速度充分滿足溫度控制指標(biāo)要求，混凝土養(yǎng)護(hù)持續(xù)的時(shí)間要按照溫度應(yīng)力要求進(jìn)行控制和確定，在保溫層拆除時(shí)應(yīng)逐步分層進(jìn)行；在混凝土保溫和養(yǎng)護(hù)的過程中，要保持其表面足夠濕潤。作業(yè)人員要按照事先所確定的控制指標(biāo)，來選擇大體積砼澆筑后的保溫養(yǎng)護(hù)方法。

3、結(jié)語：

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不僅會降低混凝土的抗?jié)B能力，影響混凝土實(shí)體結(jié)構(gòu)的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響混凝土的承載能力，因此要對混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對待，采用合理的方法進(jìn)行處理，并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證實(shí)體結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定地工作。

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