大体积混凝土结构防止产生裂缝的措施.doc

大体积混凝土结构防止产生裂缝的措施
李继业，王仲发，郗忠梅
(山东农业大学土木工程学院，山东泰安271018)
摘要：控制温度应力和温度变形裂缝的开展，是大体积混凝土结构施工中的一个重大研究课题。本文结合工程实践和科研成果，分析了温度裂缝产生的原因，提出了大体积混凝土结构防止产生裂缝的措施。
关键词：大体积混凝土：裂缝；措施
中图分类号：TU755.7文献标识码：A文章编号：1000-2324(2002)01-0058
THEMEASURESOFPREVENTINGCRACKSINUASSIVECONCRETESTRUCTARE
LIJi-ye，WANGZhong-fa，XIZhong-mei
(CollegeofCivilEngineering，ShandongAgriculturalUniversity，Taian，271018，China)
Abstract：Itisanunsolvedproblemtocontrolcausedcrackstemperaturestressandthedeformationinmassiveconcretestructureconstruction.Thepaperhasprovidedananalysisofthecauseofcracksandproposedsomemeasurestopreventcracks.
Keywords：massiveconcrete；cracks；measures
1引言
大体积混凝土结构的截面尺寸较大，由外荷载引起裂缝的可能性很小，但水泥在水化反应中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，会产生较大的温度应力和收缩应力，将成为大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。
大体积混凝土工程的条件比较复杂，施工情况各异，再加上混凝土原材料的材性差异较大，因此控制温度变形裂缝不是单纯的结构理论问题，而是涉及结构计算、构造设计、材料组成、物理力学性能及施工工艺等多学科的综合性问题。最新观点指出：所谓大体积混凝土，是指其结构尺寸已经大到必须采取相应的技术措施，妥善处理温度差值、合理解决温度应力、并按裂缝开展处理的混凝土。
２裂缝产生的原因
大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。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，就会产生不同程度的裂缝。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，水化热聚集在结构内部不易散发，会引起混凝土内部急骤升温。测温试验研究表明，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，混凝土内部的温度最高。
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都很低，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竞高达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。
2.4混凝土收缩变形的影响
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