大體積混凝土澆筑溫度裂縫產(chǎn)生的原因和控制方法研究.doc

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1、大體積混凝土澆筑溫度裂縫產(chǎn)生的原因和控制方法研究　　[論文關(guān)鍵詞]大體積混凝土溫度裂縫裂縫控制　　[論文摘要]首先分析大體積混凝土溫度裂縫的成因，然后提出溫度裂縫控制方法，包括設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)等三個(gè)方面。　　　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大體積混凝土在結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用越來越廣泛，施工中的大體積混凝土溫度裂縫問題日顯突出，并成為具有相當(dāng)普遍性的問題[1]。溫度裂縫作為長期困擾大體積混凝土的主要難題，涉及到建筑材料、設(shè)計(jì)、施工和管理等多方面的因素[2-3]。有關(guān)規(guī)范中關(guān)于土木工程的溫度裂縫控制條款還不完善，工程中的溫度控制實(shí)施主要依靠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，缺乏理論依據(jù)。本文對(duì)大體積

2、混凝土的溫度裂縫及其控制技術(shù)進(jìn)行了探討。　　　　一、大體積混凝土澆筑溫度裂縫產(chǎn)生的原因　　結(jié)構(gòu)物在實(shí)際使用中承受各種荷載，當(dāng)結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗荷載作用時(shí)，結(jié)構(gòu)就可能出現(xiàn)裂縫。外荷載的直接應(yīng)力和次應(yīng)力、溫度變化、縮脹以及不均勻沉降等都會(huì)產(chǎn)生裂縫。大體積混凝土常見的質(zhì)量問題是混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。造成結(jié)構(gòu)裂縫的原因是復(fù)雜的，綜合性的。但是，大體積混凝土從澆筑時(shí)起，到達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度止，即施工期間產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫主要是由水泥水化熱引起的溫度變化造成的。大體積混凝土工程，水泥用量多，結(jié)構(gòu)截面大，因此，混凝土澆筑以后，水泥放出大量水化熱，混凝土溫度升高。由于混凝土導(dǎo)熱不良，體積過大，相對(duì)散熱

3、較小，混凝土內(nèi)部水化熱積聚不易散發(fā)，外部則散熱較快。升溫階段，混凝土表面溫度總是低于內(nèi)部溫度。依據(jù)熱脹冷縮的原理，中心部分混凝土膨脹的速度要比表面混凝土快，中心部分與表面質(zhì)點(diǎn)間形成相互約束，中心屬于約束膨脹，不會(huì)開裂；表面屬于約束收縮，當(dāng)表面拉應(yīng)力（t）超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。　　隨著水泥水化反應(yīng)的減慢及混凝土的不斷散熱，大體積混凝土由升溫階段過渡到降溫階段，溫度降低，體積收縮。由于混凝土內(nèi)部熱量是通過表面向外散發(fā)，降溫階段，混凝土表面溫度與中心溫度仍然存在差值，如果過大，同升溫階段一樣產(chǎn)生表面裂縫。降溫過程，混凝土體積收縮，同時(shí)，考慮到邊界條件和地基的

4、約束，屬于約束收縮。但此時(shí)，混凝土齡期增長，強(qiáng)度增大，彈性模量增高，因此，降溫收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力較大，除了抵消升溫時(shí)產(chǎn)生的壓應(yīng)力外，在混凝土中形成了較高的拉應(yīng)力（t），超過混凝土的抗拉強(qiáng)度關(guān)，就引起大體積混凝土的貫穿裂縫?！　∷嗨不?，水是必備的前提條件，但混凝土為了滿足施工和易性的要求，通常所加水量是水泥水化所需水量的數(shù)倍，多余的水為游離水，游離水容易蒸發(fā)，引起體積收縮（稱為干縮）。干縮與混凝土降溫產(chǎn)生的冷縮疊加，增大了混凝土中的拉應(yīng)力，加劇了混凝土中裂縫的產(chǎn)生?！　　　《?、大體積混凝土溫度裂縫控制方法3　　在大體積混凝土工程施工中，由于水泥水化熱引起混凝土內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力

5、劇烈變化，從而導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度，是防止混凝土出現(xiàn)有害溫度裂縫的關(guān)鍵。自上世紀(jì)初開始，有關(guān)大體積混凝土防裂問題就得到研究。美國通過箭石壩（1915年，高107米）、胡佛壩（1930年，221米）等大壩的建設(shè)對(duì)大體積混凝土進(jìn)行了全面的研究，在上世紀(jì)60年代就得到了一套比較定型的大體積混凝土設(shè)計(jì)、施工模式。即①采用低熱水泥或一部分用活性摻合料；②降低水泥含量以減少總的水化熱量；③限制澆筑層厚度和最短的澆筑間歇期；④采用人工冷卻混凝土組成材料的方法來降低混凝土的澆筑溫度；⑤在混凝土澆筑以后，采用預(yù)埋冷卻水管，通

6、循環(huán)水來降低混凝土的水化熱溫升；⑥保護(hù)新澆混凝土的暴露面，以防止突然的降溫，在極端寒冷地區(qū)，掩蓋在棚內(nèi)進(jìn)行人工加熱。在酷熱季節(jié)，采用棚蓋來防止新澆混凝土暴露面避免日光直射，并同時(shí)用噴霧的辦法來防止混凝土過早的凝結(jié)和干燥，要求在各種條件下，混凝土的養(yǎng)護(hù)至少在14d以上，此外，還采用澆筑層厚與間歇期隨不同澆筑溫度而變化的澆筑辦法。前蘇聯(lián)在1977年修建托克托古爾電站也形成發(fā)展了一套行之有效的大體積混凝土溫控防裂措施，即托克托古爾法。我國在修建丹江口工程時(shí)，提出了防裂措施，一是嚴(yán)格控制基礎(chǔ)允許溫差，新老混凝土上下層溫差和內(nèi)外溫差；三是嚴(yán)格執(zhí)行新澆混凝土的表面保護(hù)；三是提高混凝土的抗裂能

7、力?！　∮伤こ讨锌偨Y(jié)出來的大體積混凝土溫度裂縫控制方法和措施在建筑工程實(shí)踐中也得到應(yīng)用，取得了很好的效果。根據(jù)這些工程實(shí)踐，可以看到建筑工程中大體積混凝土的溫度裂縫控制要在設(shè)計(jì)、施工和檢測(cè)三個(gè)方面采取一系列的技術(shù)措施?！　。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)控制措施　　盡可能選用強(qiáng)度等級(jí)低的混凝土，充分利用后期強(qiáng)度。隨著高層建筑和超高層建筑的不斷出現(xiàn)，大體積混凝土的強(qiáng)度日益增大，出現(xiàn)C40-C50等高強(qiáng)混凝土，設(shè)計(jì)強(qiáng)度過高，水泥用量大，水化熱量高。而高層建筑的建設(shè)周期長，在混凝土的早齡期，荷載遠(yuǎn)未達(dá)到