大體積混凝土裂縫產生的原因分析與防控措施

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論文關鍵詞:大體積混凝土;裂縫;原因;防控措施

大體積混凝土裂縫產生的原因分析與防控措施

論文摘要:大體積混凝土結構物施工技術難度大,容易引發許多影響使用安全的質量隱患。本文從混凝土內部溫度分佈情況及其變化規律着手,分析了大體積混凝土施工過程中裂縫產生的原因,並提出相應的防控措施。     
   
  混凝土內部溫度取決於混凝土本身所貯備的熱能。在絕熱條件下,混凝土內部最高溫度爲澆築溫度與水泥水化熱溫度總和。實際施工過程中,由於混凝土內部溫度與外界環境溫度之間存在溫差,並且混凝土四周並不能充分散熱,所以新澆築的混凝土與周圍環境之間便會發生熱能交換。混凝土模板、外界環境和養護條件等因素都會不斷改變混凝土內部所貯備的熱能,並促使混凝土內部溫度逐漸發生變化,表現爲“由低到高,再由高到低”的變化過程,混凝土內部最高溫度實際上是入模澆築溫度、水泥水化熱引起的絕熱升溫和混凝土澆築後的散熱溫度三者的疊加。 
 
  1 大體積混凝土裂縫的產生原因 
  混凝土中產生裂縫有多種原因,主要是溫度和溼度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,以及結構不合理,原材料不合格(如鹼骨料反應),模板變形,基礎不均勻沉降等,歸納起來主要有以下幾點。 
  外界氣溫變化。大體積混凝土在施工階段,它的澆築溫度隨着外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降,會大大增加內外層混凝土溫差,這對大體積混凝土是極爲不利的。溫度應力是由於溫差引起溫度變形而造成的,溫差愈大,溫度應力也愈大。同時,在高溫條件下,大體積混凝土不易散熱,混凝土內部的最高溫度一般可達60℃-65℃,並且有較長的延續時間。因此,應採取溫度控制措施,防止混凝土內外溫差引起的溫度應力。 
  混凝土的收縮。混凝土中約20%的水分是水泥硬化所必需的,而約80%的水分要蒸發,多餘水分的蒸發會引起混凝土體積的收縮。混凝土收縮的主要原因是內部水蒸發引起混凝土收縮。如果混凝土收縮後,再處於水飽和狀態,還可以恢復膨脹並幾乎達到原有的體積。乾溼交替會引起混凝土體積的交替變化,在混凝土內部產生很大的收縮應力,導致混凝土的裂縫。影響混凝土收縮,主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝、養護條件等。 
  水泥水化熱。水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量,而大體積混凝土結構斷面較厚,表面係數相對較小,所以水泥產生的熱量聚集在結構內部不易散失。這樣混凝土內部的水化熱無法及時散發出去,以至於越積越高,使內外溫差增大,產生溫度應力和收縮應力。水化熱產生的混凝土內部最高溫度,多發生在澆築後的最初3天至5天,以後逐漸降低,這與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關。結構裂縫主要是由降溫和收縮引起的,前者引起外約束,是導致貫通裂縫的主要原因;後者引起自約束,主要引起表面裂縫。因此在降溫階段,如果溫差較大,則早期出現裂縫的可能性較大。 
  約束條件。大體積混凝土與地基澆在一起,早期混凝土溫度上升時,混凝土膨脹受到地基約束會產生壓應力;當後期溫度下降時,混凝土收縮受到地基約束便會產生拉應力。由於混凝土的抗壓性能優於抗拉性能,所以在受壓時一般不會出現裂縫,而在受拉時,當拉應力大於混凝土的抗拉強度時,就會在混凝土中出現垂直裂縫。 
  
    2 大體積混凝土裂縫的防控措施 
  2.1 科學用料、合理調配 
  控制含泥量。根據結構斷面最小尺寸和泵送管道內徑,選擇合理的最大粒徑。選用天然連續級配的粗集料,使混凝土具有較好的可泵性,減少用水量、水泥用量,進而減小水化熱,以採用級配良好的中砂爲宜,通過試驗證明,採用細度模數2.8的中砂比採用細度模數2.3的中砂,可減少用水量20kg/m3-25kg/m3,可降低水泥用量28kg/m3-35kg/m3。因而降低了水泥水化熱,混凝土溫度升高和收縮,選用合理砂率對混凝土的可泵性是有所提高的。

控制水灰比。混凝土中摻入一定數量的優質粉煤灰。不但能代替部分水泥,