[摘要]在我國工程建設領域中經常涉及到大體積混凝土施工,如大型橋臺、高層樓房基礎、大型設備基礎、水利大壩等。混凝土產生溫度裂縫,影響結構安全和正常使用。所以必須從根本上分析它,來確保工程的質量。
[關鍵詞]大體積混凝土 施工 裂縫 溫度
一、大體積混凝土簡述
在我國工程建設領域中經常涉及到大體積混凝土施工,如大型橋臺、高層樓房基礎、大型設備基礎、水利大壩等。它主要的特點就是體積大,一般實體最小尺寸大於或等於1m。它的表面係數比較小,水泥水化熱釋放比較集中,內部溫升比較快。混凝土內外溫差較大時,會使混凝土產生溫度裂縫,影響結構安全和正常使用。所以必須從根本上分析它,來確保工程的質量。
二、大體積混凝土的裂縫
大體積混凝土內出現的裂縫按深度的不同,分爲貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。出現裂縫並不是絕對地影響結構安全,它都有一個最大允許值。處於室內正常環境的一般構件最大裂縫寬度≤0.3mm;處於露天或室內高溼度環境的構件最大裂縫寬度≤0.2mm。對於地下或半地下結構,混凝土的裂縫主要影響其防水性能。一般當裂縫寬度在0.1-0.2mm時,雖然早期有輕微滲水,但經過一段時間後,裂縫可以自愈。如超過0.2-0.3mm,則滲漏水量將隨着裂縫寬度的增加而迅速加大。所以,在地下工程中應儘量避免超過0.3mm貫穿全斷面的裂縫,如出現這種裂縫,將大大影響結構的使用,必須進行化學灌漿加固處理。大體積混凝土施工階段所產生的溫度裂縫,一方面是混凝土內部因素:由於內外溫差而產生的;另一方面是混凝土的外部因素:結構的外部約束和混凝土各質點間的約束,阻止混凝土收縮變形,混凝土抗壓強度較大,但受拉力卻很小,所以溫度應力一旦超過混凝土能承受的抗拉強度時,即會出現裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值內,一般不會影響結構的強度,但卻對結構的耐久性有所影響,因此必須予以重視和加以控制。
產生裂縫的主要原因有以下幾方面:(1)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,所以水泥發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。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱,與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關,並隨混凝土的齡期而增長。由於混凝土結構表面可以散熱,實際上內部的最高溫度,多數發生在澆築後的最初3-5天。(2)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。(3)混凝土的收縮,混凝土中約20℅的水分是水泥硬化所必須的,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,這對混凝土是很不利的。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等。
