大体积混凝土裂缝原因和解决措施

刍议大体积混凝土裂缝原因和解决措施摘要：在本文中，笔者采取提出问题、解决问题的论述方法，首先阐述大体积混凝土裂缝产生的原因,在这个基础上深究影响混凝土裂缝产生的因素,最后总结出应对的措施,并辅以工程实例说明，供广大同行参考。

关键词：大体积混凝土；裂缝

引言

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会影响建筑物的抗渗能力、建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，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，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。近些年来,大体积混凝土在大型设备基础和高层建筑基础厚筏底板中的使用较为常见。由于高层建筑大体积混凝土的普遍使用,因而施工单位在大体积混凝土浇筑、测温及养护的手段均得以完善,大体积混凝土的施工技术不断提高、成熟。

1问题的提出

由于大体积混凝土的普遍使用,施工单位对大体积混凝土的施

工重视程度降低,套用和单凭经验现象也较普遍,放松了对大体积

混凝土监测、监控工作,在大体积混凝土的浇筑、养护工作中,没有足够的重视。因而,出现了一些问题。本文通过对裂缝的分析,提出

质量控制对策,希望能起到一定的指导作用,引起对质量控制的重视。

各国针对大体积混凝土的施工技术措施存在差异。从我国对大体积混凝土的定义(我国对大体积混凝土的定义为混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m,或预计会因水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土)来看,我国对混凝土的裂缝控制技术措

施要求是相当严格的。因此,必须高度重视大体积混凝土的抗裂问题。

2大体积混凝土裂缝原因分析

影响混凝土裂缝的因素相当复杂,如水泥品种及用量、混凝土入模温度、环境温度、温差、风速、施工方案、配筋率、几何尺寸、混凝土本身的导热性能、收缩变形等。所以要控制裂缝的出现也是一个相当棘手的问题,混凝土生产要进行施工前、施工中、施工后的全过程监控,除优化其原材料、加入外加剂,严格控制浇注过程外,更应对温度这一多变的环节进行严格控制。混凝土的裂缝主要有下面几种形式:

2.1泌水现象

由于混凝土分层分段浇筑,使混凝土上下浇筑层施工间隔时间

较长,各分层之间产生泌水层,导致混凝土层间粘结力降低。

2.2干燥收缩裂缝

混凝土硬化后,内部的游离水会由表及里逐渐蒸发,导致混凝土相应地产生干燥收缩。在约束条件下,收缩变形导致的收缩应力大

于混凝土的抗拉强度时,混凝土就会出现由表及里的干燥收缩裂缝,影响结构的耐久性和承载能力。

2.3温度裂缝

水泥水化过程中产生大量的热量,如果以水泥用量350～

550kg/m3来计算,每米混凝土将放出17500～27500kj的热量,从而使混凝土内部温度升高,在浇筑温度的基础上,通常升高35℃左右,如果浇筑温度为28℃,则混凝土内部温度将达到65℃左右。如没有降温措施或浇筑温度过高,混凝土内部的温度还会更高。混凝土内部的最高温度大约发生在浇筑后的3～5d,因为混凝土内部和表面

的散热条件不同,所以混凝土中心温度高,表面温度低,形成温度梯度,造成温度变形和温度应力,当这种温度应力超过混凝土抗拉强

度时,就会产生裂缝。

2.4施工冷缝

因大体积混凝土的混凝土浇筑量大,在分层浇筑中,前后分层浇筑的间隔时期没有控制在混凝土的初凝之前,遇到了停电、停水及其它恶劣气候条件等因素的影响,致使混凝土不能连续浇筑而出现冷缝。

施工中以温度裂缝比较常见,因而大部分项目也是针对温度裂

缝采取措施,防止产生有害裂缝,保证工程顺利进行。

3混凝土裂缝的影响因素

3.1混凝土配筋率

大体积混凝土中钢筋的含量对裂缝的产生有较大影响,但这一

点往往被大家忽略。事实上,钢筋对抵抗混凝土因收缩而产生的应力作用是很大的。在保证混凝土最小配筋率的前提下,钢筋的布置是非常重要的。

3.2浇筑温度

《混凝土结构工程施工及验收规范》(gb50204—92)中第4.4.17条规定:“大体积混凝土的浇筑应合理分段分层进行,使混凝土沿高度均匀上升,浇筑应在室外气温较低时进行,混凝土浇筑温度不宜超过28℃”。《大体积混凝土施工规范》(gb50496─2009)中未作具体规定。暑期必须浇筑大体积混凝土时,由于混凝土的温度高,凝结也快(一般混凝土达30℃比20℃要快1h),这样易产生接槎不良,出现裂纹。因此,各国规范对混凝土的浇筑温度均提出了要求:日本30℃、苏联30～35℃、美国32℃、德国30℃。

根据实测室外气温、运距及转运次数、浇筑捣固时间、混凝土泵送距离(或时间)计算混凝土浇筑温度(即混凝土入模温度)。在大体积混凝土浇筑中,施工单位往往会忽略混凝土入模温度及入模时室外温度的检测,在实践中计算混凝土的浇筑温度很有必要。

规范中规定:

(1)

式中tr──在r龄期时混凝土绝热温升(℃);

q──每千克水泥水化热量(kj/kg);

w──每立方米混凝土中水泥用量(kg/m3);

c──混凝土的比热,计算时取0.97kj/kgk;

p──混凝土的密度,取2400kg/m3;

m──随水泥品种、比表面及浇筑温度而异;

r──混凝土的龄期(d);

e──常数,为2.718。

上述公式比较复杂,也可采用下面经验公式:

(2)

式中t0——浇筑温度;

q——水泥单方用量;

f——粉煤灰单方用量。

3.3温差控制

《规范》第4.5.3条规定:“对大体积混凝土的养护,应根据气候条件采取控温措施,并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度,将温度控制在设计要求的范围内,当设计无具体要求时,温度不宜超过25℃”。国际大厦工程温差的控制在施工前参考其它工程资料,我们确定为30℃(超过规范标准),事实证明是可行的。

根据配比中每方混凝土水泥用量、所用水泥水化放热量、混凝土比热、混凝土容重以及大体积混凝土浇筑厚度,计算混凝土的绝热温升和混凝土内部温度。混凝土绝热温升及混凝土内部温度的计算是整个大体积混凝土热功计算的重心,不能被忽略的。

3.4原材料的选用

对于大体积混凝土的原材料应严格控制其质量。按照规范要求,选用优质原料,杂质含量小于规定要求。尤其要注意水泥的使用,控