土木工程毕业论文浅析大体积混凝土裂缝

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本科生毕业论文（设计）

题目：浅析大体积混凝土裂缝

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层次：专科起点本科

专业：土木工程

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随着我国各项基础设施建设的加快和城市建设的发展，各种建筑物、构造物的规模和体量都在大幅度的提升，因此大体积混凝土已愈来愈广泛的技术被应用，其技术方面的措施要求也显得愈益重要。大量的工程实践表明，大体积混凝土在施工过程中普遍会遇到裂缝控制问题，本文简要分析了大体积混凝土裂缝的产生原因，总结其预防措施及处理方法，从原材料选择、配合比设计以及大体积混凝土生产施工等各环节进行裂缝控制，并辅以工程实例来说明所采取的措施和方法的效果和可行性。

关键词：大体积混凝土；温度裂缝；预防措施；处理办法。

容摘要 ............................................................... 引言 .. (1)

1 大体积混凝土及其开裂机理分析 (2)

1.1 大体积混凝土概述 (2)

1.2 大体积混凝土开裂机理分析 (2)

1.2.1 主要原因 (2)

1.2.2 其他原因 (2)

2 大体积混凝土裂缝控制 (4)

2.1 控制原材料及配合比 (4)

2.2 控制温度裂缝的技术措施 (5)

3 大体积混凝土裂缝的处理方法 (6)

3.1 无害裂缝处理方法 (6)

3.1.2 二次压面法 (6)

3.1.2 表面涂抹砂浆法 (6)

3.1.3 表面涂抹环氧胶泥（或粘贴环氧玻璃布）法 (6)

3.1.4 表面凿槽嵌补法 (6)

3.1.5 表面贴条法 (7)

3.2 有害裂缝处理方法 (7)

3.2.1 水泥灌浆法 (7)

3.2.2 化学灌浆法 (8)

4 案例分析 (10)

4.1 案例———省西淝河特大桥 (10)

4.1.1 工程概况 (10)

4.1.2 预防措施 (10)

4.1.3 配合比的选定 (10)

4.1.4 控制混凝土的出机温度及浇筑温度 (11)

4.1.5 混凝土施工 (11)

4.1.6 取得效果 (12)

4.2 案例二——市跨浑河富民斜拉桥 (13)

4.2.1 工程概况 (13)

4.2.2 预防措施 (13)

4.2.3 承台施工质量评价 (14)

4.2.4 取得效果 (15)

5 结论 (16)

参考文献 (17)

引言

建筑工程中，大体积混凝土是指混凝土结构物中实体最小尺寸≥1m部位所用的混凝土，其主要的特点为结构截面大、混凝土用量多，部热量不易散发。目前我国在大体积混凝土裂缝控制方面的研究日趋成熟，其中以王铁梦教授和吴伟中院士的温度应力控制理论和变形控制理论为先导，此理论主要容为：混凝土一般在浇筑后的二至三天，其间混凝土弹性模量低、基本处于塑性与弹塑性状态，约束应力很低，当水化热温升至峰值后，水化热能耗尽，继续散热引起温度下降，随着时间逐渐衰减，延续十余天至三十余天。混凝土降温阶段，弹性模量迅速增加，约束拉应力也随时间增加，在某时刻如超过混凝土抗拉强度便出现贯穿性裂缝。为了准确了解大体积混凝土部由于水化热引起的温度升降规律，掌握基础混凝土中心与表面、表面与大气温度间的温度变化情况，以便采取必要的措施，需对混凝土进行温度监测，从而提高大体积混凝土的工程质量。

1 大体积混凝土及其开裂机理分析

1.1 大体积混凝土概述

大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小尺寸≥1，或预计会因水泥水化热引起混凝土外温差过大而导致混凝土开裂的混凝土。大体积混凝土的特点是：混凝土量大，结构厚实；施工技术要求高，水泥水化热易积聚而使结构产生温度变形。在大体积混凝土的施工过程中，要解决的首要问题是控制混凝土的温度裂缝，提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀性能，提高结构的耐久性。大体积混凝土的裂缝控制是一项比较复杂的施工技术，必须认真采取措施，尽可能避免混凝土开裂。

1.2 大体积混凝土开裂机理分析

1.2.1 主要原因

大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和部的散热条件不同，温度外低高，形成了温度梯度，使混凝土部产生压应力，表面产生拉应力，表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。

1.2.2 其他原因

高强度的混凝土早期收缩较大，这是由于高强混凝土中以30%~60%矿物细掺合料替代水泥，高效减水剂掺量为胶凝材料总量的1%~2%，水胶比为0.25~0.40，改善了混凝土的微观结构，给高强混凝土带来许多优良特性，但其负面效应最突出的是混凝土收缩裂缝几率增多。高强混凝土的收缩，主要是干燥收缩、温度收缩、塑性收缩、化学收缩和自收缩。混凝土初现裂纹的时间可以作为判断裂纹原因的参考：塑性收缩裂纹大约在浇筑后几小时到十几小时出现；温度收缩裂纹大约在浇筑后2到10d出现；自收缩主要发生在混凝土凝结硬化后的几天到几十天；干

燥收缩裂纹出现在接近1年龄期。

干燥收缩：当混凝土在不饱和空气中失去部毛细孔和凝胶孔的吸附水时，就会产生干缩，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干缩率也低。

塑性收缩：塑性收缩发生在混凝土硬化前的塑性阶段。高强混凝土的水胶比低，自由水分少，矿物细掺合料对水有更高的敏感性，高强混凝土基本不泌水，表面失水更快，所以高强混凝土塑性收缩比普通混凝土更容易产生。

自收缩：密闭的混凝土部相对湿度随水泥水化的进展而降低，称为自干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压，因而引起混凝土的自收缩。高强混凝土由于水胶比低，早期强度较快的发展，会使自由水消耗快，致使孔体系中相对湿度低于80%，而高强混凝土结构较密实，外界水很难渗入补充，导致混凝土产生自收缩。高强混凝土的总收缩中，干缩和自收缩几乎相等，水胶比越低，自收缩所占比例越大。与普通混凝土完全不同，普通混凝土以干缩为主，而高强混凝土以自收缩为主。

温度收缩：对于强度要求较高的混凝土，水泥用量相对较多，水化热大，温升速率也较大，一般可达35~40℃，加上初始温度可使最高温度超过70~80℃。一般混凝土的热膨胀系数为10×10-6/℃，当温度下降20~25℃时造成的冷缩量为2~2.5×10-4，而混凝土的极限拉伸值只有1~1.5×10-4，因而冷缩常引起混凝土开裂。

化学收缩：水泥水化后，固相体积增加，但水泥-水体系的绝对体积则减小，形成许多毛细孔缝，高强混凝土水胶比小，外掺矿物细掺合料，水化程度受到制约，故高强混凝土的化学收缩量小于普通混凝土。

当混凝土发生收缩并受到外部或部约束时，就会产生拉应力，并有可能引起开裂。对于高强混凝土虽然有较高的抗拉强度，可是弹性模量也高，在相同收缩变形下，会引起较高的拉应力，而由于高强混凝土的徐变能力低，应力松弛量较小，所以抗裂性能差。