大体积混凝土裂缝产生原因及防裂措施

大体积混凝土裂缝产生原因及防裂措施

一、大体积混凝土的定义

随着工程技术水平的不断发展, 为满足社会需要, 一些体积更加庞大的混凝土不断出现, 应用于高层基础、大坝等结构中。目前国内尚无一个明确的定义,国外的定义也不尽相同。

大体积砼指的是最小断面尺寸大于1m以上的砼结构,其尺寸已经大到必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值,合理解决温度应力并控制裂缝开展的砼结构。(该定义摘录自建筑施工手册 缩印版第二版 建筑施工手册第三版编写组 1999年1月第二版 中国建筑工业出版社)

大体积混凝土与普通混凝土的区别表面上看是厚度不同,但其实质的区别是由于混凝土中水泥水化要产生热量,大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快,造成内外温差过大,其所产生的温度应力可能会使混凝土开裂。因此判断是否属于大体积混凝土既要考虑厚度这一因素,又要考虑水泥品种、强度等级、每立方米水泥用量等因素,比较准确的方法是通过计算水泥水化热所引起的混凝土的温升值与环境温度的差值大小来判别,一般来说,当其差值小于25℃时,其所产生的温度应力将会小于混凝土本身的抗拉强度,不会造成混凝土的开裂,当差值大于25℃时,其所产生的温度应力有可能大于混凝土本身的抗拉强度,造成混凝土的开裂,此时就可判定该混凝土属大体积混凝土。(摘录自《地下工程防水技术规范》GB50108-2001)例如:大坝、电站、桥梁、大型工厂、大型设备等。

二、大体积混凝土裂缝产生的原因

大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素因素引起的,基础设施建设中大体积混凝土施工难度较大,而它产生裂缝的机率也较多。

(一)干缩裂缝

混凝土的收缩引起的干缩裂缝,大体积混凝土表面水分散失过快,混凝土逐渐散热和硬化过程引起的收缩,会产生很大的收缩应力,混凝土早期强度较低,不足以抵抗这种变形而开裂。

(二)温度应力裂缝

1、温差较大,大体积混凝土多采用高强混凝土,水泥用量大,水泥水化反应过程中释放大量热量,又因混凝土尺寸较大,混凝土内部温度不断上升,而表面温度较低,内部与表面混凝土形成较大温差,内部膨胀大于外部,在混凝土表面受到很大的拉应力,早期混凝土抗拉强度较低,当温度应力超过混凝土的抗拉强度时就会出现裂缝。各种结构在变形过程中受到外界的约束引起的,当大体积混凝土基础浇灌在坚硬地基或厚大的老混凝土垫层上时,没有采取降低和放松约束的措施,将会在混凝土内部引起很大的拉应力,易发生深进,直至贯穿性温度裂缝。

(三)其他裂缝

超出设计荷载的外力引起的裂缝。

三、控制裂缝的措施

防止裂缝必须采取综合措施,应从结构设计、混凝土原材料优选、施工方法和工艺以及混凝土养护各环节加强温控防裂,努力提高结构物自身的抗裂能力。

(一)控制配合比,采用90天或180天凝期的混凝土,以减少水泥用量,选择合适水泥和严格控制水泥用量或掺粉煤灰

(二)加强混凝土的振捣,提高密实度,在振捣时把振捣器插入下层(刚浇的)砼内深度不少于 50 ㎜。增设限裂钢筋及浇筑纤维混凝土,提高局部混凝土的抗裂限裂能力。

(三)采取薄层浇筑,分层推进。分层厚度可划分为50cm一层,这样能加速散热,减少混凝土硬化中的水化热。在浇筑过程中,温度过高或者阳光直射时,采取降温措施,控制浇筑温度,减小热量倒灌,如架设喷雾装置,增加空气湿度等。

(四)采取切实可行的降温、保温措施,有效控制混凝土温度。

1、控制骨料的温度,在混凝土浇筑前,对骨料进行预冷,在较低的温度浇筑,降低混凝土硬化的水化热。

2、在大体积混凝土浇筑时,(1)控制混凝土浇筑入仓温度,埋设温度计。温度计采取L形布置,以便于及时掌握混凝土内部温度变化。(2)铺设冷却水管。在混凝土浇筑过程中,分层铺设冷却水管,根据混凝土厚度可划分为1.5m一层。从已有施工经验的测温情况看,混凝土内部温升的高峰值一般在3.5d 内产生, 3d 内温度可上升到或接近最大温升,在混凝土浇筑过程中开始通水,以降低混凝土浇筑温度,之后连续通水,根据埋设在混凝土内部的温度计温度情况控制通水流量和通水温度,降低混凝土内外温差,减小拉应力。严格控制通水的温度,在温升的过程中通水温较低的水,并根据埋设的温度计所测的内部温度,控制通水流量,让混凝土内部温度缓慢降温,具有显著效果。混凝土内部降温过快也可能引起内部裂缝。

(五)混凝土的养护和保温。在混凝土温度高于气温时,考虑拆模时间,避免出现“温度冲击”现象,以免引起混凝土早期的表面裂缝。在拆模之后,及时在表面、侧面覆盖一层保温材料,防止表面拉应力过大,产生裂缝有良好作用。浇筑完毕后要及时覆盖保温材料,并蓄水养护,保持表面经常湿润,以起到既保水又保温的效果,防止早期干缩而产生裂缝。

四、结束语

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,在大体积混凝土构件中尤为明显,混凝土产生裂缝的机率,因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,文中就这些问题作了一个简单的综述仅供参考。


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