大體積混凝土裂縫成因分析與控制措施

1、<p>　　大體積混凝土裂縫成因分析與控制措施</p><p>　　摘要：大體積混凝土表面裂縫非常普遍，原因很復(fù)雜，但裂縫的產(chǎn)生直接影響到工程的建設(shè)和使用。本文分析了其產(chǎn)生的原因及采取的預(yù)防措施，結(jié)合實(shí)踐中的一些成功經(jīng)驗(yàn)，提出預(yù)防大體積混凝土裂縫的措施和建議。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：大體積混凝土、水化熱、溫度控制、裂縫 </p><p>　　中圖分

2、類號： TV544+.91文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p>　　1、裂縫的成因分析 </p><p>　　大體積混凝土施工中常見的裂縫是溫度裂縫?；炷岭S著溫度變化而發(fā)生膨脹收縮，稱為溫度變形。對于大體積混凝土施工階段來講，裂縫是由于混凝土溫度變形而引起的。由于混凝土溫度變化產(chǎn)生變形受到混凝土內(nèi)部和外部的約束影響，產(chǎn)生較大應(yīng)力，尤其是拉應(yīng)力，是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因?，F(xiàn)

3、分述其原因： </p><p>　　1.1水泥水化熱是大體積混凝土開裂的主要因素 </p><p>　　水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)相對較小，所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部的水化熱無法及時(shí)散發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)外溫差增大。單位時(shí)間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期而

4、增長。由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以自然散熱，實(shí)際上內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3～5天。 </p><p>　　1.2外界氣溫變化的影響 </p><p>　　大體積混凝土在施工階段，外界氣溫的變化影響是顯而易見的。因?yàn)橥饨鐨鉁赜?，混凝土的澆筑溫度也愈高，而如果外界溫度下降，又增加混凝土的降溫幅度，特別是氣溫驟降，會大大增加外界混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度，這對大體積混凝土是極為不利

5、的。 </p><p>　　混凝土內(nèi)部的溫度是水化熱的絕熱溫度、澆筑溫度和結(jié)構(gòu)物的散熱溫降等各種溫度的疊加，而溫度應(yīng)力則是由溫差變形造成的；溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。同時(shí)，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內(nèi)部的最高溫度一般可達(dá)到 60—65℃，并且有較大的延續(xù)時(shí)間（與結(jié)構(gòu)尺寸和澆筑的塊體厚度有關(guān)）。在這種情況下，研究合理的溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)部溫差引起的過大溫度應(yīng)力，就顯得更為重要。 </p

6、><p>　　1.3 混凝土的收縮變形 </p><p>　　混凝土在空氣中硬結(jié)時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱為混凝土收縮。在不受外力的情況下的這種自發(fā)變形，受到外部約束時(shí)，將在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結(jié)硬過程中產(chǎn)生的體積變化，后期主要是混凝土內(nèi)部自由水分蒸發(fā)而引起的干縮變形。 </p>&

7、lt;p>　　2、裂縫的預(yù)防與控制措施 </p><p>　　預(yù)防混凝土裂縫的產(chǎn)生，可以從控制溫度、改進(jìn)設(shè)計(jì)和施工操作工藝、改善混凝土性能、減少約束條件等方面入手。一般可采取以下幾種措施： </p><p>　?、俦M量選用低熱或中熱水泥（如礦渣水泥）配置混凝土，或在混凝土中摻加適量粉煤灰，或者利用混凝土的后期強(qiáng)度（齡期90D—180D）,降低水泥用量，以減少水化熱。 </p&g

8、t;<p>　?、谠诨炷林袚礁咝p水劑，以利于散熱，改善和易性，減少用水量，達(dá)到節(jié)約水泥、降低水化熱的目的。 </p><p>　?、圻x用級配良好的骨料，并嚴(yán)格控制砂石的含泥量，降低水灰比，加強(qiáng)振搗，以提高混凝土的密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度。 </p><p>　?、芨邷丶竟?jié)澆筑混凝土?xí)r，分層澆筑并控制每層厚度不大于 30cm，充分利用層面散熱。 </p><p&

9、gt;　?、菰诨炷林新袢胙h(huán)水管，注入冷水循環(huán)降溫，使混凝土體內(nèi)熱量及時(shí)排出，減少混凝土體內(nèi)外溫差。 </p><p>　　⑥改善約束條件：a.合理的分縫分塊；b.避免基礎(chǔ)過大的起伏；c.合理安排施工工序避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。 </p><p>　　⑦澆筑混凝土后，表面應(yīng)及時(shí)用塑料薄膜、草簾或草袋子、鋸末等覆蓋，并灑水養(yǎng)護(hù)。夏季應(yīng)適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間；在冬季，混凝土表面應(yīng)采取保溫措施

10、，以防止寒潮襲擊。 </p><p>　　采取上述這些措施的主要目的就是要降低混凝土澆筑溫度和水泥水化熱引起的溫度升高及提高混凝土表面的溫度值，降低混凝土內(nèi)外溫差。 </p><p>　　降低混凝土澆筑溫度，不僅可以直接降低混凝土的最高溫度，從而減少溫度應(yīng)力；同時(shí)還因?yàn)榛炷恋臐仓囟冉档偷街車h(huán)境溫度以下時(shí)，形成負(fù)的初始溫差。這種溫差初期將在表面引起壓應(yīng)力，有利于防止早期的表面裂縫；后期

11、將在內(nèi)部引起壓應(yīng)力，從而抵消因內(nèi)外溫差引起的內(nèi)部拉應(yīng)力，對防止內(nèi)部裂縫也有好處。 </p><p>　　降低水化熱溫升，在大體積混凝土中有特別重要的作用，因?yàn)樗鄻?biāo)號較高，水化熱溫升值較大。降低水化熱溫升值的措施，除了有條件時(shí)采用低熱水泥和加強(qiáng)表面散熱外，主要應(yīng)通過合理選擇原材料和配合比，降低水泥用量。 </p><p>　　3、混凝土的早期養(yǎng)護(hù) </p><p>

12、　　實(shí)踐證明，混凝土的常見裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，主要原因是溫度梯度造成，寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因?yàn)榛炷翝仓跗?，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，此時(shí)表面溫度亦較大氣溫度高，這時(shí)拆模，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應(yīng)力，與水泥水化熱應(yīng)力疊加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值，應(yīng)有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)，但如果在拆模后及時(shí)在表面覆蓋保溫材料，對防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，具有顯

13、著的效果。從溫度應(yīng)力的觀點(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到以下要求： </p><p>　?、俜乐够炷羶?nèi)外溫差及混凝土表面溫度梯度，防止表面裂縫。 </p><p>　　②防止混凝土過冷，應(yīng)晝設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。 </p><p>　?、鄯乐估匣炷吝^冷，減少新老混凝土之間的約束。 </p><p>　　混凝土的早期養(yǎng)

14、護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達(dá)到兩個(gè)方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫度、濕度變化的侵襲，防止有害的冷縮和干縮；一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度的抗拉能力。適宜的溫、濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的，混凝土的保溫措施一般都有保濕的效果。 </p><p>　　從理論上分析，新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的需求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失，從而推遲水泥的水化，表面混凝土最容易而且

15、直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑的最初幾天是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時(shí)期，在施工中應(yīng)切實(shí)重視起來。 </p><p><b>　　4、結(jié)束語 </b></p><p>　　在工程實(shí)踐中，對裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析總結(jié)，裂縫產(chǎn)生的主要原因就是水泥硬化過程中釋放大量的水化熱所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度。所以如何控制大體積混凝土水化熱升溫和結(jié)構(gòu)物體內(nèi)外溫差，是大體積混凝土能

16、否產(chǎn)生裂縫的關(guān)鍵。 </p><p>　　施工中要充分考慮混凝土原材料的選擇，配合比的優(yōu)化，適當(dāng)?shù)負(fù)交旌狭?、外加劑來提高混凝土的性能。同時(shí)注意澆筑方法、入倉溫度、澆筑層厚、混凝土絕熱溫升、 混凝土自生體積變形及徐變、 混凝土彈性模量變化、 外界水溫及氣溫變化、在結(jié)構(gòu)物內(nèi)埋設(shè)冷卻水管、拆模后加強(qiáng)覆蓋養(yǎng)護(hù)等。這些方法在實(shí)踐應(yīng)用中收到了良好的效果，總之，結(jié)合多種預(yù)防和處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。 </

17、p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 朱伯芳,大體積混凝土溫度應(yīng)力與溫度控制,北京：中國電力出版社,1999 </p><p>　　[2] 王鐵夢,工程結(jié)構(gòu)裂縫控制,北京：中國建筑工業(yè)出版社,1997年8月 </p><p>　　[3] 覃維祖,混凝土的收縮,開裂及其評價(jià)與防治,混凝土,2