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大體積混凝土裂縫淺析

作者：不詳　更新時(shí)間：2012-6-10 17:16:02

摘　要：摘 要 大體積混凝土在施工過程中普遍會(huì)遇到裂縫控制問題，筆者通過多年的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，并查閱有關(guān)混凝土方面的資料，對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因、類型、裂縫的溫度控制和預(yù)防措施進(jìn)行等進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞 大體積混凝土；裂縫；混凝土內(nèi)部應(yīng)力；裂縫控制

 　　大體積混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)中占有重要地位。然而混凝土的裂縫存在較為普遍，這是因?yàn)榛炷馏w積大，聚集的大量水化熱會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)外散熱不均勻，在受到內(nèi)外約束的情況下，混凝土內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力并很可能導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生，為工程結(jié)構(gòu)埋下嚴(yán)重質(zhì)量隱患。因此，探討裂縫產(chǎn)生的原因和防止裂縫的出現(xiàn)就顯得格外重要。
1.定義
   所謂大體積混凝土，一般理解為尺寸較大的混凝土。美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)給出了大體積混凝土的定義：任何現(xiàn)澆混凝土，其尺寸達(dá)到必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度的減少開裂的影響，即稱為大體積混凝土。
2.大體積混凝土裂縫類型及裂縫產(chǎn)生原因分析
2.1 類型
混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫主要包括溫差裂縫、安定性裂縫、自身收縮裂縫、塑性收縮裂縫等，文章將重點(diǎn)分析溫差裂縫的原因與防控措施。
2.1.1   溫差裂縫   混凝土內(nèi)部和外部的溫差過大會(huì)產(chǎn)生裂縫。溫差裂縫產(chǎn)生的主要原因是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過大。特別是大體積混凝土更易發(fā)生此類裂縫。溫差的產(chǎn)生主要有三種情況：第一種是在混凝土澆筑初期，這一階段產(chǎn)生大量的水化熱，形成內(nèi)外溫差并導(dǎo)致混凝土開裂，這種裂縫一般產(chǎn)生在混凝土澆筑后的第3天（升溫階段）。另一種是在拆模前后，這時(shí)混凝土表面溫度下降很快，從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。第三種情況是當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度高達(dá)峰值后，熱量逐漸散發(fā)而達(dá)到使用溫度或最低溫度，它們與最高溫度的差值即內(nèi)部溫差。這三種溫差都會(huì)產(chǎn)生裂縫，但最嚴(yán)重的是水化熱引起的內(nèi)外溫差。
　　混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。
2.1.2   安定性裂縫   安定性裂縫表現(xiàn)為龜裂，主要是由于水泥安定性不合格而引起。
2.1.3   收縮裂縫   混凝土在逐漸散熱和硬化過程中會(huì)導(dǎo)致其體積的收縮，對(duì)于大體積混凝土，，這種收縮更加明顯。如果混凝土的收縮受到外界的約束，就會(huì)在混凝土體內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的收縮應(yīng)力，當(dāng)產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過當(dāng)時(shí)的混凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。影響混凝土收縮的主要因素主要是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品種�；炷林械挠盟亢退嘤昧吭礁�，混凝土收縮就越大。水泥品種對(duì)干縮量及收縮量也有很大的影響，一般中低熱水泥和粉煤灰水泥的收縮量較小。收縮裂縫又分三種：干燥收縮裂縫、塑性收縮裂縫、自身收縮裂縫。
3.溫度控制和防止裂縫的措施
混凝土溫度和溫度變化對(duì)混凝土裂縫是極其敏感的。當(dāng)混凝土從零應(yīng)力溫度降低到混凝土開裂溫度時(shí)，混凝土拉應(yīng)力超過了此時(shí)的混凝土極限拉應(yīng)力。因此，大體積混凝土施工重點(diǎn)主要是通過降低混凝土內(nèi)水化熱溫度和混凝土初始溫度，減少和避免裂縫風(fēng)險(xiǎn)。將溫度應(yīng)力產(chǎn)生的不利影響減少到最小，防止和降低裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。
控制溫度的措施如下：1）采用改善骨料級(jí)配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；2）拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；3）熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；4）在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；5）規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；6）施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施；
     人工控制混凝土溫度的措施對(duì)早期因熱原因引起的裂縫作用不明顯。比如表面保溫材料保護(hù)可以減少內(nèi)外溫差，但不可避免地招致混凝土體內(nèi)溫度很高，從受約束而導(dǎo)致貫穿裂縫的角度看，是一個(gè)潛在惡化裂縫的條件。因?yàn)轶w內(nèi)熱量遲早是要散發(fā)掉的。另外人工控制混凝土溫度還需注意的問題是防止過速冷卻和超冷，過速冷卻不僅會(huì)使混凝土溫度梯度過大，而且早期的過速超冷會(huì)影響水泥——膠體體系的水化程度和早期強(qiáng)度，更易產(chǎn)生早期熱裂縫。超冷會(huì)使混凝土溫差過大，引起溫差裂縫澆筑時(shí)間盡量安排在夜間，最大限度降低混凝土的初凝溫度。白天施工時(shí)要求在沙、石堆場(chǎng)搭設(shè)簡(jiǎn)易遮陽(yáng)裝置，或用濕麻袋覆蓋，必要時(shí)向骨料噴冷水�；炷帘盟蜁r(shí)，可在水平及垂直泵管上加蓋草袋并噴冷水。
4.結(jié)語
　　以上對(duì)混凝土的施工溫度與裂縫之間的關(guān)系進(jìn)行了理論和實(shí)踐上的初步探討，雖然學(xué)術(shù)界對(duì)于混凝土裂縫的成因和計(jì)算方法有不同的理論，但對(duì)于具體的預(yù)防和改善措施意見還是比較統(tǒng)一，同時(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用效果也是比較好的，具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。
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