大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制

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1、大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制1.先介紹一下什么是大體積混凝土（大體積混凝土的定義有很多，根據(jù)美國混凝土學會的定義：任何現(xiàn)澆混凝土，其尺寸達到必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，即最大限度減少開裂影響的，即稱為大體積混凝土。日本建筑學會的標準的定義是：結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在80cm以上；水化熱引起混凝土內(nèi)的最高溫度和外界氣溫之差，預計超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土。如大壩及電站、橋梁、大型工廠、高層建筑及大型設備等的基礎。）2.開裂的原因分析大體積混凝土施工階段產(chǎn)生的溫度裂縫，是其內(nèi)部的矛盾發(fā)展的結(jié)果。一方面是混凝土由于

2、內(nèi)外溫差產(chǎn)生應力和應變，另一方面是結(jié)構(gòu)物的外約束和混凝土各質(zhì)點的約束阻止了這種應變，一旦溫度應力超過混凝土能承受的極限抗拉強度，就會產(chǎn)生不同程度是裂縫。眾多工程實例證明，產(chǎn)生裂縫的主要原因如下：2.1?水泥水化熱的影響?水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，這是大體積混凝土內(nèi)部溫升的主要熱量來源。由于大體積混凝土截面的厚度大，水化日聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散發(fā)，會引起混凝土內(nèi)部急劇升溫。升溫試驗研究表明，水泥水化熱在1~3d放出的熱量最多，大約占總熱量的50%左右；澆筑后的3~5d內(nèi)，混凝土內(nèi)部溫度最高。初期（一般指前三天）水泥水化熱

3、積累溫升到一定程度后，由于降溫加上內(nèi)部水分蒸發(fā)引起體積收縮變形，受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束引起拉應力，當該拉應力超過該混凝土的抗拉強度時，整個截面就會出現(xiàn)貫穿裂縫?；炷恋膶嵝阅茌^差，澆筑初期混凝土的彈性模量和強度很低，對水化熱急劇溫升引起的變形約束不大，溫度應力比較小。隨著混凝土齡期的增長，其彈性模量和強度相應提高，對混凝土降溫收縮變形的約束越來越強，即產(chǎn)生很大的溫度應力，當混凝土的抗拉強度不能抵抗溫度應力時，即產(chǎn)生溫度裂縫。2.2?內(nèi)外約束條件的影響????大體積混凝土與地基澆筑在一起，當溫度變化時受到地基的限制，

4、因而產(chǎn)生外部的約束應力?；炷猎谠缙跍囟壬仙龝r，產(chǎn)生的膨脹變形受到約束面的約束而產(chǎn)生壓應力，此時混凝土的彈性模量很小，而徐變和應力松弛較大，與基層連接不太牢固，因而壓應力較小。但當溫度下降時，則產(chǎn)生較大的拉應力，若超過混凝土的抗拉強度，則會出現(xiàn)垂直裂縫。在全約束條件下，混凝土結(jié)構(gòu)的變形是溫差與其線膨脹系數(shù)的乘積，即ε=△T*a，當ε超過混凝土的極限拉伸εp時，結(jié)構(gòu)便出現(xiàn)裂縫。工程實踐證明，當混凝土的內(nèi)外溫差小于25℃時，也可能不產(chǎn)生裂縫。由此可見，降低混凝土的內(nèi)外溫差和改善約束條件，是防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的重要措施。?

5、2.3外界氣溫變化的影響??大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間，外界氣溫變化對防止大體積混凝土開裂有著重要影響?；炷翝仓囟扰c外界氣溫有著直接關(guān)系，澆筑溫度又影響著混凝土的內(nèi)部溫度。??大體積混凝土結(jié)構(gòu)不易散熱，其內(nèi)部溫度有的工程竟高達90?℃以上，而且持續(xù)時間較長。溫度應力是由溫差引起的變形所造成的，如外界氣溫下降，特別是氣溫驟降，會加大混凝土的溫度梯度，溫差愈大，溫度應力也愈大，易使大體積混凝土出現(xiàn)裂縫?；炷羶?nèi)外溫差過大形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，表面產(chǎn)生拉應力。當這個拉應力超過混凝土的抗拉強度時，就會產(chǎn)生表面裂

6、縫。2.4?混凝土的收縮變形影響??混凝土收縮變形分為塑性收縮變形和干燥收縮變形兩種。在混凝土硬化之前，處于塑性狀態(tài)，如果上部混凝土的均勻沉降受到限制，如遇到鋼筋或大的骨料，或者平面面積較大的混凝土，其水平方向的減縮比垂直方向更難時，就容易形成一些不規(guī)律的塑性收縮性裂縫。????摻入混凝土的拌合水，約有20%的水分是水化反應所必需的，其余80%都要被蒸發(fā)，失去的自由水不引起混凝土的手術(shù)變形，而吸附水的逸出就會引起混凝土的干燥收縮。除干燥收縮外，還會產(chǎn)生碳化收縮。2.5?其他因素的影響??建筑物基礎的不均勻沉降也會產(chǎn)生裂縫，

7、這種裂縫會隨著基礎沉降而不斷的增大，待地基下沉穩(wěn)定后，將不會變化。??超荷載使用或未達到設計過早加荷載導致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，這種裂縫稱之為荷載裂縫。????混凝土配合比不良會造成混凝土塑性沉降裂縫，一般是混凝土配合比中，粗骨料級配不連續(xù)，數(shù)量不夠，砂率及水灰比過大所造成的裂縫。水泥中的堿與活性骨料中的活性氧化硅起化學反應也會產(chǎn)生裂縫。3?防裂技術(shù)措施大體積混凝土的裂縫破壞了結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性、防水性、危害嚴重，必須加以控制，大體積開裂主要是水化熱使混凝土溫度升高引起的，所以采用適當措施控制混凝土溫度升高和溫度變化速度，在一定

8、范圍內(nèi)，就可避免出現(xiàn)裂縫。這些措施包含了混凝土施工的全過程，包括選擇混凝土組成材料、施工安排、澆筑前后降低混凝土的措施和養(yǎng)護保溫等。減小大體積混凝土與約束體之間的相互制約，以永久性伸縮縫的方式，將超長的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)分成若干段，以釋放大部分變形，從而減小了約束應力。采取措施控制混凝土與約束體之間的相對溫