大体积混凝土裂缝分析及措施

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摘要：混凝土是以胶凝材料、水、细骨料、粗骨料、需要时掺入外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀拌制、密实成型及养护硬化而成的人工石材。在施工过程中，经常发现混凝土结构在成型后，出现各种裂缝。本文对大体积混凝土的裂缝成因与措施做如下论述。 

关键词：混凝土  裂缝  措施          1 混凝土裂缝产生的主要原因          1.1 混凝土结构的宏观裂缝产生的原因主要有三种：          1.1.1 由外荷载引起的裂缝，这是发生最为普遍的一种情况，即按常规计算的主要应力引起的；          1.1.2 结构次应力引起的裂缝，这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的；          1.1.3 变形应力引起的裂缝，这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起的结构变形，当变形受到约束时便产生应力，当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。          1.2 当混凝土结构物产生变形时，在结构的内部，结构与结构之间，都会受到相互影响.相互制约，这种现象称为约束。当混凝土结构截面较厚时，其内部温度和湿度分布不均匀，引起内部不同部位的变形相互约束，这样的约束称之为内约束；当一个结构物的变形受到其他结构的阻碍所受到的约束称为外约束。外约束又可分为自由体、全约束和弹性约束。建筑工程中的大体积混凝土结构所承受的变形，主要是温差和收缩而产生的。          1.3 建筑工程中的大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成了温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上，都属有害裂缝。          2 控制混凝土裂缝的措施          为了有效地控制有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计结构等方面全面考虑，结合实际采取措施。          2.1 降低水泥水化热和变形          2.1.1 选用低水化热或中水化热的水泥品种配置混凝土，如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。          2.1.2 充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量。根据试验每增减10kg水泥，其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。          2.1.3 使用粗骨料，尽量选用粒径较大、级配良好的粗骨料；控制砂石含泥量；掺加粉煤灰等掺合料和相应的减水剂、缓凝剂，改善和易性、降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水花热的目的。          2.1.4 在基础内部预埋冷却水管，通入循环冷却水，强制降低混凝土水化热温度。          2.1.5 在厚大无筋或少筋的大体积混凝土中，掺加总量不超过20%的大石块，减少混凝土的用量，以达到节省水泥和降低水化热的目的。          2.1.6 在拌合混凝土时，还可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力。           2.1.7 改善配筋。为了保证每个浇筑层上下均有温度筋，可建议设计人员将分布筋做适当的调整。温度筋分布细密，一般用φ8钢筋，双向配筋，间距15cm.这样可以增强抵抗温度应力的能力.上层钢筋的绑扎，应在浇筑完下层混凝土之后进行。          2.1.8 设置后浇缝.当大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减少外应力和温度应力；同时也有利于散热，降低混凝土地内部温度。          2.2 降低混凝土温度差          2.2.1 选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热天气浇筑混凝土，夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土，可对骨料喷冷水晒，运输工具如具备条件也应搭设遮阳设施，以降低混凝土拌合物的入模温度。          2.2.2 掺加相应的缓凝型减水剂，如木质素磺酸钙等.          2.2.3 在混凝土入模时，采取措施改善和加强模内的通风，加速模内热量的散发。 2.3 加强施工中的温度控制          2.3.1 在混凝土浇筑之后，做好混凝土地保温保湿养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性，减低温度应力，夏季应注意避免暴晒，注意保湿，冬季应采取措施保温覆盖，以免发生急剧的温度梯度发生。          2.3.2 采取长时间的养护，规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，发挥凝土的“应力松弛效应”。          2.3.3 加强测温和温度监测与管理，实行信息化控制，随时控制混凝土内的温度变化，内外温差控制在25℃以内，基面温差和基底面温差均控制在20℃以内，及时调整保温及养护措施，使混凝土地温度梯度和湿度不至过大，以有效控制有害裂缝的出现。          2.3.4 合理安排施工程序，控制混凝土在浇筑过程中均匀上升，避免混凝土拌合物堆积过大高差.在结构完成后及时回填土，避免其侧面长期暴露。          2.4 改善约束条件，消减温度应力          2.4.1 采取分层或分块浇筑大体积混凝土，合理设置水平或垂直施工缝，或在适当的位置设置后浇带，以放松约束程度，减少每次浇筑长度的蓄热量，防止水化热的集聚，减少温度应力。          2.4.2 对大体积混凝土基础与岩石地基，或基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层，如采用平面浇沥青胶铺砂或刷热沥青或铺卷材.在垂直面、健槽部位设置缓冲层，如铺设30~50mm厚沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料，以消除嵌固作用，释放约束应力。          2.5 提高混凝土的极限拉伸强度          2.5.1 选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度，减小收缩变形，保证施工质量。          2.5.2 采取二次投料法，二次振捣法，浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。          2.5.3 在大体积混凝土基础内设置必要的温度配筋，在截面突变和转折处，底顶板与墙转折处，孔洞转角及周边，增加斜向构造配筋，以改善应力集中，防止裂缝出现。          3 结语          3.1 经过以上的分析可以看出，大体积混凝土有自己的特性，采取有效的、合理的、科学的手段是可以避免混凝土裂缝的发生。          3.2 只要我们在实际的施工过程中，严格执行设计和施工验收规范以及施工操作规程，大体积混凝土裂缝问题是可以解决的。