大体积混凝土结构的裂缝控制.doc

大体积混凝土结构的裂缝控制1.先介绍一下什么是大体积混凝土（大体积混凝土的定义有很多，根据美国混凝土学会的定义：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，即最大限度减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。日本建筑学会的标准的定义是：结构断面最小尺寸在80cm以上；水化热引起混凝土内的最高温度和外界气温之差，预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。如大坝及电站、桥梁、大型工厂、高层建筑及大型设备等的基础。）2.开裂的原因分析大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部的矛盾发展的结果。一方面是混凝土由于内外温差产生应力和应变，另一方面是结构物的外约束和混凝土各质点的约束阻止了这种应变，一旦温度应力超过混凝土能承受的极限抗拉强度，就会产生不同程度是裂缝。众多工程实例证明，产生裂缝的主要原因如下：2.1水泥水化热的影响水泥在水化过程中产生大量的热量，这是大体积混凝土内部温升的主要热量来源。由于大体积混凝土截面的厚度大，水化日聚集在结构内部不易散发，会引起混凝土内部急剧升温。升温试验研究表明，水泥水化热在1~3d放出的热量最多，大约占总热量的50%左右；浇筑后的3~5d内，混凝土内部温度最高。初期（一般指前三天）水泥水化热积累温升到一定程度后，由于降温加上内部水分蒸发引起体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束引起拉应力，当该拉应力超过该混凝土的抗拉强度时，整个截面就会出现贯穿裂缝。混凝土的导热性能较差，浇筑初期混凝土的弹性模量和强度很低，对水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力比较小。随着混凝土龄期的增长，其弹性模量和强度相应提高，对混凝土降温收缩变形的约束越来越强，即产生很大的温度应力，当混凝土的抗拉强度不能抵抗温度应力时，即产生温度裂缝。2.2内外约束条件的影响大体积混凝土与地基浇筑在一起，当温度变化时受到地基的限制，因而产生外部的约束应力。混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀变形受到约束面的约束而产生压应力，此时混凝土的弹性模量很小，而徐变和应力松弛较大，与基层连接不太牢固，因而压应力较小。但当温度下降时，则产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，则会出现垂直裂缝。在全约束条件下，混凝土结构的变形是温差与其线膨胀系数的乘积，即ε=△T*a，当ε超过混凝土的极限拉伸εp时，结构便出现裂缝。工程实践证明，当混凝土的内外温差小于25℃时，也可能不产生裂缝。由此可见，降低混凝土的内外温差和改善约束条件，是防止大体积混凝土产生裂缝的重要措施。2.3外界气温变化的影响大体积混凝土结构在施工期间，外界气温变化对防止大体积混凝土开裂有着重要影响。混凝土浇筑温度与外界气温有着直接关系，浇筑温度又影响着混凝土的内部温度。大体积混凝土结构不易散热，其内部温度有的工程竟高达90℃以上，而且持续时间较长。温度应力是由温差引起的变形所造成的，如外界气温下降，特别是气温骤降，会加大混凝土的温度梯度，温差愈大，温度应力也愈大，易使大体积混凝土出现裂缝。混凝土内外温差过大形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当这个拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生表面裂缝。2.4混凝土的收缩变形影响混凝土收缩变形分为塑性收缩变形和干燥收缩变形两种。在混凝土硬化之前，处于塑性状态，如果上部混凝土的均匀沉降受到限制，如遇到钢筋或大的骨料，或者平面面积较大的混凝土，其水平方向的减缩比垂直方向更难时，就容易形成一些不规律的塑性收缩性裂缝。掺入混凝土的拌合水，约有20%的水分是水化反应所必需的，其余80%都要被蒸发，失去的自由水不引起混凝土的手术变形，而吸附水的逸出就会引起混凝土的干燥收缩。除干燥收缩外，还会产生碳化收缩。2.5其他因素的影响建筑物基础的不均匀沉降也会产生裂缝，这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大，待地基下沉稳定后，将不会变化。超荷载使用或未达到设计过早加荷载导致结构出现裂缝，这种裂缝称之为荷载裂缝。混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝，一般是混凝土配合比中，粗骨料级配不连续，数量不够，砂率及水灰比过大所造成的裂缝。水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起化学反应也会产生裂缝。3防裂技术措施大体积混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性、防水性、危害严重，必须加以控制，大体积开裂主要是水化热使混凝土温度升高引起的，所以采用适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度，在一定范围内，就可避免出现裂缝。这些措施包含了混凝土施工的全过程，包括选择混凝土组成材料、施工安排、浇筑前后降低混凝土的措施和养护保温等。减小大体积混凝土与约束体之间的相互制约，以永久性伸缩缝的方式，将超长的现浇混凝土结构分成若干段，以释放大部分变形，从而减小了约束应力。采取措施控制混凝土与约束体之间的相对温差，控制混凝土的收缩应力，改善配筋，提高混凝土的抗拉强度等。