大体积混凝土裂缝原因分析与控制措施

大体积混凝土裂缝的原因分析与控制措施摘要：文章分析大体积混凝土裂缝的形成原因，提出大体积混凝土裂缝的控制措施。

关键词：大体积混凝土；裂缝；形成原因；控制措施

cause cracks in mass concrete analysis and control measures

chen who

yangjiang city, guangdong province

abstract: this paper analyzes the formation of cracks in mass concrete reasons for making a big volume of concrete crack control measures.

keywords: concrete; cracks; causes; control measures

1.大体积混凝土裂缝的形成原因

1.1温度裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质, 当外部环境或结构内部温度发生变化, 混凝土将发生变形, 若变形遭到约束, 则在结构内将产生应力, 当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。大体积混凝土的温度裂缝产生原因主要有两个方面: 一是混凝土的内部因素,

主要是由水化热引起的内外温差; 二是混凝土的外部因素, 主要

是结构的外部约束和混凝土各质点间的约束, 阻止混凝土收缩变形, 从而产生温度应力, 一旦温度应力超过混凝土所能承受的极

限抗拉强度时, 即会出现温度裂缝。

1. 2收缩裂缝

影响混凝土收缩的主要因素是混凝土原材料、混凝土配合比、

外加剂和掺合料的品种以及施工工艺、养护条件和外界环境等。水泥标号越低,单位体积用量越大, 磨细度越大, 则混凝土收缩越大, 发生收缩时间越长; 骨料粒径越大收缩越小,含水量越大收缩越大; 用水量越大, 水灰比越高,收缩越大; 外掺剂保水性越好, 收缩越小; 养护时湿度越高、气温越低、养护时间越长, 收缩越小, 蒸汽养护与自然养护收缩小; 大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大, 收缩越快等。

裂缝的特点是大部分属表层裂缝, 裂缝宽度较细, 且纵横交错, 成龟网状, 形状无规律。

2 大体积混凝土裂缝的控制措施

2. 1 构造设计方面

(1) 采用中热或中低热水泥, 其混凝土早期强度较低, 后期强

度也低。建议在设计中考虑采用后期强度( 60 d) 作为设计值, 以减少混凝土单方用灰量, 从而降低水化热。

(2) 尽量避免结构断面突变带来应力集中,在易产生应力集中

的薄弱环节采取加强措施。增配构造筋提高抗裂性能。配筋宜采用小直径、小间距。

(3) 设置后浇带, 降低每次浇筑的蓄热量。在进行结构设计时, 可在适当位置设置后浇带, 将大体积混凝土分成若干块浇筑, 在

施工后期再将分块的混凝土连成一个整体, 这样既可以降低每次

浇筑的蓄热量, 又可以放松约束程度。

(4) 设置滑动、缓冲层, 以消除嵌固, 减少约束[ 1 ] 。

2. 2 合理选材, 优化配比

合理的配合比应具有较低的水泥用量, 较低的水化热, 较低的水灰比, 防止水化温过高, 同时具有较好的和易性和可泵性。

2. 2. 1 优选原材料

(1) 水泥。由于温差主要是由水化热产生的, 为了减小温差应尽量降低水化热。宜选用中热或低热、凝结时间长的水泥, 优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。这是控制混凝土温度升高的有效方法。同时, 在不影响水泥活性的情况下, 要适当减小水泥的细度,因为水泥的细度会影响水化热的放热速率。

( 2) 骨料。粗骨料宜采用自然连续级配, 可以减少水泥和水的用量, 增强混凝土的和易性, 有效控制混凝土的温升。在条件允许情况下, 尽量选用粒径较大、级配良好的骨料, 粒径越大, 级配越好, 空隙率越小, 总表面积越小, 每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小, 水化热就随之降低。细骨料宜采用级配良好的中砂和中粗砂。因为其孔隙率小, 总表面积小, 这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少, 水化热就低。同时,要控制砂子的含泥量, 含泥量越大, 收缩变形就越大, 裂缝就越严重。一般含泥量宜控制在2%以内。

2. 2. 2 采用双掺技术

双掺技术指的是为改善混凝土性能, 同时加入掺加料和外加剂。

( 1) 掺加料。宜采用粉煤灰、矿渣粉等。掺加粉煤灰能显著推迟和减少发热量, 延缓水泥水化热的释放时间, 还可以降低温升值20% ~25% , 并大大减少产生温度裂缝的趋向。粉煤灰可以代替部分水泥, 从而减少水泥用量, 降低混凝土的热胀。

( 2) 外加剂。加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂, 宜采用缓凝剂、减水剂和引气剂。减水剂可改善混凝土的和易性, 降低水灰比, 提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量。缓凝剂既可延缓混凝土放热峰值出现的时间, 又可改善和易性, 减少运输过程中的塌落度损失。引气剂的应用可改善混凝土的和易性、可泵性, 提高混凝土耐久性, 在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。膨胀剂可提高混凝土的抗裂性能。

2. 3控制重点, 合理施工

大体积混凝土浇筑时, 除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实外, 还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响, 在实际施工中应控制以下几个要点。

(1) 施工温度控制。温度控制就是对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行人为的控制。一是控制混凝土浇注入仓温度。与混凝土水化热一样, 混凝土浇注入仓温度也是影响大体积混凝土质量的一个重要因素; 二是控制混凝土浇注温度。主要是混凝

土出拌和机后, 经运输、平仓、振捣等过程之后的温度。夏季施工应尽量安排在1 d 中温度最低时( 一般安排在夜间) , 冬季施工则要避免夜间施工, 防止混凝土受冻。

(2) 施工质量控制。一是全面分层, 即在第一层全部浇筑完毕后, 再回头浇筑第二层, 此时应使第一层混凝土未初凝, 如此逐

层连续浇筑, 直至完工为止; 二是分段分层, 即先从底层开始,

浇筑至一定距离后再浇筑第二层, 如此依次向前浇筑其他各层;

三是斜面分层, 该方案要求斜面的坡度不大于1/ 3, 适用于结构的长度大大超过厚度3 倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始, 逐渐上移。

(3) 养护控制。大体积混凝土的养护, 是在自然条件下建立水

泥水化反应所需的湿度条件和温度条件, 必须采取必要措施, 在

满足强度增长的同时防止混凝土裂缝的产生和发展, 这是大体积

混凝土施工中一项十分关键的工作。

3 结束语

大体积混凝土有其自身的性质与特点, 通过对其性能的分析研

究和工程实例中采取的综合防裂技术可知, 大体积混凝土开裂问

题是可以克服的。

(1) 优化大体积混凝土的结构设计, 合理分块, 分层浇注实

施。合理的优化设计, 可以使锚碇结构受力合理, 混凝土体积减少; 合理分块, 分层浇注, 可以将每次产生的水化热控制在不致使结

构开裂的温控范围内; 分块浇注, 后浇段连接成体, 可以释放混