第一篇：蘇占彪：大體積混凝土裂縫成因及施工控制（本站推薦）

大體積混凝土裂縫成因及施工控制

蘇占彪

（作者簡介，蘇占彪，男，1972年11月2日出生，山西省朔州市平魯區(qū)人，朔州路橋建設(shè)有限責(zé)任公司工程師，研究方向：道路、橋梁施工）

摘要：通過對工程施工中大體積混凝土施工裂縫問題產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，提出了降低混凝土溫度應(yīng)力、防止混凝土產(chǎn)生裂縫的施工控制措施，以及在構(gòu)造設(shè)計(jì)上對大體積混凝土應(yīng)采取的防裂措施，供大家參考。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土 水化熱 裂縫 前言

隨著施工技術(shù)的突飛猛進(jìn)，大體積混凝土在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的越來越多。我國普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物中實(shí)體最小尺寸不小于1 m的部位所用的混凝土即為大體積混凝土；美國則規(guī)定為：任何現(xiàn)澆混凝土，只要有可能產(chǎn)生溫度影響的混凝土均稱為大體積混凝土。目前，國內(nèi)外對機(jī)械荷載引起的開裂問題研究得較為透徹。而對溫度荷載引起的有關(guān)裂縫的研究尚不充分。我們應(yīng)對此加以重視，防止危害結(jié)構(gòu)的裂縫產(chǎn)生。

1.大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因

大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的，各類裂縫產(chǎn)生的主要影響因素如下：

2.1 水泥水化熱的影響

水泥水化過程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的熱量，如果以水泥用量350kg/m3 ～550kg/m3來計(jì)算，每立方米混凝土將釋放出17500KJ～27500的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升高（可達(dá)70℃左右，甚至更高）尤其對大體積混凝土來講，這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重 因?yàn)榛炷羶?nèi)部和表面的散熱條件不同，故混凝土中心溫度很高，就會形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。

2.2 混凝土的收縮

混凝土在空氣中硬結(jié)時體積減小的現(xiàn)象稱為混凝土收縮。混凝土在不受外力的情況下的這種自發(fā)變形，受到外部約束時（支撐條件、鋼筋等），將在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結(jié)硬過程中產(chǎn)生的體積變化，后期主要是混凝土內(nèi)部自由水分蒸發(fā)而引起的干縮變形。

2.3 外界氣溫濕度變化的影響

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間，外界氣溫的變化對防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生起著很大的影響?；炷羶?nèi)部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫度和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關(guān)系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會愈高；如果外界溫度降低則又會增加大體積混凝土的內(nèi)外溫差梯度。如果外界溫度的下降過快，會造成很大的溫度應(yīng)力，極其容易引發(fā)混凝土的開裂。另外外界的濕度對混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會加速混凝土的干縮，也會導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。

2.4 其他因素的影響

構(gòu)筑物基礎(chǔ)的不均勻沉降也會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫會隨著基礎(chǔ)沉降而不斷的增大，待地基下沉穩(wěn)定后，將不會變化。超荷載使用或未達(dá)到設(shè)計(jì)過早加荷載導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，這種裂縫稱之為荷載裂縫?；炷僚浜媳炔涣紩斐苫炷了苄猿两盗芽p，一般是混凝土配合比中，粗骨料級配不連續(xù)、數(shù)量不夠，砂率及水灰比不當(dāng)所造成的裂縫。

3.大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施 3.1 大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)

3.1.1 原材料選用 由于水泥的用量直接影響著水化熱的多少，大體積混凝土應(yīng)選用水化熱較低的水泥，如低熱礦渣硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥等，并盡可能減少水泥用量。細(xì)骨料宜采用2區(qū)中砂，因?yàn)槭褂弥猩氨扔眉?xì)砂可減少水及水泥的用量。在可泵送情況下粗骨料，選用粒徑5—20 mm連續(xù)級配石子，以減少混凝土收縮變形。使用摻合料，應(yīng)用添加粉煤灰技術(shù)。在混凝土中摻用的粉煤灰不僅能夠節(jié)約水泥，降低水化熱，增加混凝土和易性，而且能夠大幅度提高混凝土后期強(qiáng)度，推移溫升峰值出現(xiàn)時間。

3.1.2 外加劑的使用。采用減水劑，如緩凝高效減水劑；采用膨脹劑，如廣泛使用u型膨脹劑無水硫鋁酸鈣或硫酸鋁。試驗(yàn)表明，在混凝土添加了膨脹劑之后混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力，可以抵消一部分混凝土的收縮應(yīng)力，這樣，相應(yīng)地提高混凝土抗裂強(qiáng)度。

3.2 溫控措施及施工現(xiàn)場控制

3.2.1 溫度預(yù)測分析。根據(jù)現(xiàn)場混凝土配合比和施工中的氣溫氣候情況及各種養(yǎng)護(hù)方案，采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對混凝土施工期溫度場和溫差進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬動態(tài)預(yù)測，提供結(jié)構(gòu)沿厚度方向的溫度分布及隨混凝土齡期變化情況，制定混凝土在施工期內(nèi)不產(chǎn)生溫度裂縫的溫控標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)優(yōu)化選擇。

3.2.2混凝土澆筑方案。采用延緩溫差梯度和降溫梯度的措施，在澆筑前經(jīng)詳細(xì)計(jì)算安排分塊、分層澆筑次序、流向、澆筑厚度、寬度、長度、前后澆筑的搭接時間；控制混凝土溫度并加強(qiáng)振搗，嚴(yán)格控制振搗時間，移動距離和插入深度，保證振搗密實(shí)，嚴(yán)防漏振和過振，確?；炷辆鶆蛎軐?shí)；做好現(xiàn)場協(xié)調(diào) 組織管理，要有充足的人力、物力、保證施工按計(jì)劃順利進(jìn)行，保證混凝土供應(yīng)，確保不留冷縫；澆筑后對大體積混凝土表面較厚的水泥漿進(jìn)行必要的處理，一般澆筑后3～4h內(nèi)初步用木長刮尺刮平，初凝前用鐵滾筒碾壓2遍，再用木抹子搓平壓實(shí)，以控制表面龜裂；混凝土澆灌完后，立即采取有效的保溫措施并按規(guī)定覆蓋養(yǎng)護(hù)。

3.2.3混凝土溫度監(jiān)測。在混凝土內(nèi)部外部設(shè)置溫度測點(diǎn)，設(shè)置保溫材料溫度測點(diǎn)及養(yǎng)護(hù)水溫度測點(diǎn)，現(xiàn)場溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集儀自動采集并進(jìn)行整理分析。每一測點(diǎn)的溫度值、各測位中心測點(diǎn)與表層測點(diǎn)的溫差值，作為研究調(diào)整控溫措施的依據(jù)，防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫。

3.2.4為反映溫控效果可在少數(shù)混凝土層中埋設(shè)應(yīng)變計(jì)進(jìn)行溫度應(yīng)力檢測，應(yīng)變計(jì)沿水平方向布置檢測水平方向應(yīng)力分量。

3.2.5通水冷卻。采用薄壁鋼管在一些混凝土澆筑分層中埋冷卻水管，冷卻水管使用前進(jìn)行試水，防止管道漏水和阻塞，根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度監(jiān)測，控制冷卻水管進(jìn)水流量及溫度。

3.3 構(gòu)造設(shè)計(jì)上對大體積混凝土采取防裂措施

3.3.1設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式，可以減少工程數(shù)量，減低水化熱。如可根據(jù)懸索橋錨碇受力特點(diǎn)，設(shè)計(jì)挖空非關(guān)鍵受力部分混凝土體積，利用土方壓重方案，來減少混凝土結(jié)構(gòu)體積。

3.3.2充分利用混凝土在基坑有側(cè)限條件，在混凝土中摻加微膨脹劑，使其在基坑約束下形成一定的預(yù)壓力，補(bǔ)償混凝土內(nèi)部溫度 收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而有效的避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。

3.3.3大體積混凝土體積龐大，施工周期一般較長，依據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況可合理地確定混凝土評定驗(yàn)收齡期，打破正常標(biāo)準(zhǔn)28d的評定驗(yàn)收齡期，改為60d或更多天，評定驗(yàn)收齡期充分考慮混凝土的后期強(qiáng)度，從而降低設(shè)計(jì)標(biāo)號，達(dá)到減少混凝土水泥用量降低水化熱的目的。

3.3.4于邊界存在約束才會產(chǎn)生溫度應(yīng)力，采用改善邊界約束的構(gòu)造設(shè)計(jì)，如遇有約束強(qiáng)的巖石類地基、較厚的混凝土墊層等時，可在接觸面上設(shè)滑動層來減少溫度應(yīng)力。在外約

束的接觸面上全部設(shè)滑動層，則可大大減弱外約束。

3.3.5還應(yīng)重視合理有益作用，可采取增配構(gòu)造鋼筋。配筋應(yīng)盡可能采用小直徑、小間距，全截面含筋率控制在0.3%～0.5%之間。在混凝土表面增設(shè)金屬擴(kuò)張網(wǎng)等有效措施，有效地提高混凝土抗裂性能。

4.結(jié)束語

在控制大體積混凝土溫度裂縫時既要控制混凝土的內(nèi)外溫差又要防止混凝土表面溫度的突然變化。重視溫度監(jiān)測，實(shí)際施工中應(yīng)隨時監(jiān)測混凝土內(nèi)部溫度和內(nèi)外溫差的變化趨勢，并據(jù)此來調(diào)整溫控措施，確保混凝土不開裂。影響大體積混凝土開裂的因素很多，應(yīng)從造成裂縫的各種原因著手，采取全面防治措施，并根據(jù)工程具體情況確定防裂重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

1.《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》 JGJ55-2002 2.《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496—2009 3.《通用硅酸鹽水泥》GB175—2007 4.《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗(yàn)方法》GB/T1346—2001 5.《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)程》GB50204—2002 6.《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB50164—92 7.《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》GBJ107—87 8.《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50080—2002 9.《預(yù)拌混凝土》GB/T14902—2003

第二篇：淺析大體積混凝土裂縫施工的控制

淺析大體積混凝土裂縫施工的控制

[摘 要]由于其體積大，表面小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差較大時，會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用，所以必須從根本上分析控制它，來保證施工的質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]大體積混凝土 溫度裂縫 施工措施

一、大體積混凝土的裂縫

大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫按深度的不同，分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害性是較嚴(yán)重的；而深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)斷面，也有一定危害性；表面裂縫一般危害性較小。

但出現(xiàn)裂縫并不是絕對地影響結(jié)構(gòu)安全，它都有一個最大允許值。處于室內(nèi)正常環(huán)境的一般構(gòu)件最大裂縫寬度≤0.3mm；處于露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境的構(gòu)件最大裂縫寬度≤0.2mm。對于地下或半地下結(jié)構(gòu)，混凝土的裂縫主要影響其防水性能。一般當(dāng)裂縫寬度在0.1~0.2mm時，雖然早期有輕微滲水，但經(jīng)過一段時間后，裂縫可以自愈。如超過0.2~0.3mm，則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中應(yīng)盡量避免超過0.3mm貫穿全斷面的裂縫。如出現(xiàn)這種裂縫，將大大影響結(jié)構(gòu)的使用，必須進(jìn)行化學(xué)灌漿加固處理。

大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，一方面是混凝土內(nèi)部因素：由于內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的；另一方面是混凝土的外部因素：結(jié)構(gòu)的外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束，阻止混凝土收縮變形，混凝土抗壓強(qiáng)度較大，但抗拉能力卻很小，所以溫度應(yīng)力一旦超過混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時，即會出現(xiàn)裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值內(nèi)，一般不會影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，但卻對結(jié)構(gòu)的耐久性有所影響，因此必須予以重視和加以控制。

產(chǎn)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(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)相對較小，所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部的水化熱無法及時散發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)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(guān)，并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以自然散熱，實(shí)際上內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3~5天。

2．外界氣溫變化

大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會大大增加內(nèi)外層

凝土溫差，這對大體積混凝土是極為不利的。溫度應(yīng)力是由于溫差引起溫度變形造成的，溫差愈大，溫度應(yīng)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(nèi)部的最高溫度一般可達(dá)60~65℃，并且有較長的延續(xù)時間。因此，應(yīng)采取溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)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(fā)。多余水分的蒸發(fā)會引起混凝土體積的收縮。混凝土收縮的主要原因是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以恢復(fù)膨脹并幾乎達(dá)到原有的體積。干濕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、養(yǎng)護(hù)條件等。

二、大體積混凝土的配制

大體積混凝土所選用的原材料應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1．粗骨料宜采用連續(xù)級配，細(xì)骨料宜采用中砂；

2．外加劑宜采用緩凝劑、減水劑；摻合料宜采用粉煤灰、礦渣粉等；

3．大體積混凝土在保證混凝土強(qiáng)度及坍落度要求的前提下，應(yīng)提高摻合料及骨料的含量，以降低單方混凝土的水泥用量；

4．采用綜合措施，控制混凝土初始溫度。

5．加強(qiáng)混凝土的澆灌振搗，提高密實(shí)度。

6．水泥應(yīng)盡量選用水化熱低、凝結(jié)時間長的水泥，優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。

三、大體積混凝土的澆筑與振搗：

澆筑方案，除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實(shí)完畢外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、預(yù)埋管道和地腳螺栓的留設(shè)、混凝土供應(yīng)情況以及水化熱等因素的影響，常采用的方法有以下幾種：

（一）全面分層：

即在第一層全面澆筑全部澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時應(yīng)使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止。采用這種方案，適用于結(jié)構(gòu)的平面尺寸不宜太大，施工時從短邊開始，沿長邊推進(jìn)比較合適。必要時可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時進(jìn)行澆筑。

（二）分段分層：

混凝土澆筑時，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數(shù)較多，所以澆筑到頂后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段依次分層澆筑。這種方案適用于單位時 間內(nèi)要求供應(yīng)的混凝土較少，結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長度較大的工程。

（三）斜面分層：

要求斜面的坡度不大于1/3，適用于結(jié)構(gòu)的長度大大超過厚度3倍的情況?；炷翉臐仓酉露碎_始，逐漸上移?；炷恋恼駬v也要適應(yīng)斜面分層澆筑工藝，一般在每個斜面層的上、下各布置一道振動器。上面的一道布置在混凝土卸料處，保證上部混凝土的搗實(shí)。下面一道振動器布置在近坡腳處，確保下部混凝土密實(shí)。隨著混凝土澆筑的向前推進(jìn)，震動器也相應(yīng)跟上。

四、大體積混凝土養(yǎng)護(hù)時的溫度控制

養(yǎng)護(hù)是大體積混凝土施工中一項(xiàng)十分關(guān)鍵的工作。養(yǎng)護(hù)主要是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土內(nèi)表溫差，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的正常發(fā)展及防止混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。根據(jù)工程的具體情況，應(yīng)盡可能多養(yǎng)護(hù)一段時間，拆模后應(yīng)立即回土或覆蓋保護(hù)，同時預(yù)防近期驟冷氣候影響，以控制內(nèi)表溫差，防止混凝土早期和中期裂縫。大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，不僅要滿足強(qiáng)度增長的需要，還應(yīng)通過人工的溫度控制，防止因溫度變形引起混凝土的開裂。

溫度控制就是對混凝土的澆筑溫度和混凝土內(nèi)部的最高溫度進(jìn)行人為的控制。

在混凝土養(yǎng)護(hù)階段的溫度控制應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)：

1． 混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應(yīng)小于20℃；當(dāng)結(jié)構(gòu)混凝土具有足夠的抗裂能力時，不大于25℃~30℃。

2． 混凝土拆模時，混凝土的溫差不超過20℃。其溫差應(yīng)包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。

3． 采用內(nèi)部降溫法來降低混凝土內(nèi)外溫差。內(nèi)部降溫法是在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管，通入冷卻水，降低混凝土內(nèi)部最高溫度。冷卻在混凝土剛澆筑完時就開始進(jìn)行，還有常見的投毛石法，均可以有效地控制因混凝土內(nèi)外溫差而引起的混凝土開裂。

4．保溫法是在結(jié)構(gòu)外露的混凝土表面以及模板外側(cè)覆蓋保溫材料（如草袋、鋸木、濕砂等），在緩慢的散熱過程中，使混凝土獲得必要的強(qiáng)度，以控制混凝土的內(nèi)外溫差小于20℃。

5． 混凝土表層布設(shè)抗裂鋼筋網(wǎng)片，防止混凝土收縮時產(chǎn)生干裂。

五、結(jié)論

大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)與措施直接關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能，若不能很好的了解大體積混凝土結(jié)構(gòu)開裂的原因以及掌握應(yīng)對此類問題所采取的相應(yīng)施工措施，那么實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中就很難保證施工質(zhì)量。由于自身實(shí)踐知識相對缺乏，以上見解仍有很大一部分停留在理論層面，如何采取更好方法來降低混凝土的水化熱？摻和料的用量該如何控制？混凝土原材料的溫度是否可以再降低？以上是本人對大體積混凝土施工技術(shù)的一些拙見，希望能對工程建設(shè)起到一些積極的作用，另外，在具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，大體積混凝土的裂縫是完全可以避免的。

第三篇：大體積混凝土溫度裂縫成因及控制措施范文

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大體積混凝土溫度裂縫成因及控制措施

大體積混凝土溫度裂縫成因及控制措施

摘要:裂縫是大體積混凝常見的質(zhì)量通病之一，若不進(jìn)行有效的控制，則會影響到大體積混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及耐久性。本文結(jié)合筆者多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)就大體積混凝土溫度裂縫原因進(jìn)行分析，并提出一些切實(shí)可行的控制措施，旨在提高混凝土的質(zhì)量，以供實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞:大體積混凝土；裂縫；控制措施；溫度監(jiān)測

中圖分類號：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城市建筑數(shù)量日益增加，對建筑的使用功能和質(zhì)量安全提出了更高的要求。大體積混凝土是建筑施工中常見的一種施工材料，具有承載力高，適用范圍廣和耐久性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但在混凝土澆筑過程中，由于大體積混凝土單次澆筑方量大，加上混凝土自身放熱量大，如果不能及時擴(kuò)散，容易導(dǎo)致混凝土澆筑體產(chǎn)生了較大的內(nèi)外溫差，致使大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。這些裂縫若沒有得到有效的處理，不僅會影響到混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及可靠性，而且對建筑物的質(zhì)量安全構(gòu)成極大的威脅。因此，施工管理人員有必要加強(qiáng)大體積混凝土裂縫控制工作的力度，采取合理有效的控制措施避免溫度裂縫的產(chǎn)生，從而確保大體積混凝土的質(zhì)量。

大體積混凝土溫度裂縫原因分析

1.1 溫度及溫度效應(yīng)

混凝土結(jié)構(gòu)物的溫度分布是指某一時刻混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部及表面各點(diǎn)的溫度狀態(tài)。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)澆筑后,由于混凝土內(nèi)部的水化熱、外界的太陽輻射以及氣溫變化等因素的影響,混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部會處于不同的溫度狀態(tài)。影響混凝土結(jié)構(gòu)溫度分布的因素主要有內(nèi)部和外部兩大類。

1）外界溫度的影響

自然環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)物,受大氣溫度變化作用,而各種氣象因素在一年四季、每天甚至每時每刻都在發(fā)生變化。混凝土結(jié)構(gòu)的最大溫差與不同季節(jié)的氣候特征有密切關(guān)系。

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2）水化熱

水泥水化釋放的水化熱會引起混凝土澆筑塊內(nèi)部溫度劇烈變化,是影響混凝土溫度分布的主要內(nèi)部因素。

混凝土結(jié)構(gòu)溫度分布的不均勻性和復(fù)雜性,導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)中溫度效應(yīng)的產(chǎn)生。混凝土結(jié)構(gòu)的溫度效應(yīng),主要是指由于混凝土結(jié)構(gòu)中溫度分布不均導(dǎo)致的在結(jié)構(gòu)物中產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫度變形等不良現(xiàn)象。

1.2 結(jié)構(gòu)約束

大體積混凝土結(jié)構(gòu)受到的約束,一般分為內(nèi)約束和外約束兩種。

1）內(nèi)約束

一個物體或一個構(gòu)件本身各質(zhì)點(diǎn)之間的相互約束作用,稱為“內(nèi)約束”。

大體積混凝土在水泥水化時,會形成外低內(nèi)高的溫差,這種溫差會使大體積混凝土內(nèi)部溫度分布不均勻,會引起質(zhì)點(diǎn)發(fā)生的變形不一致,從而產(chǎn)生內(nèi)約束。

2）外約束

一個物體的變形受到其他物體的阻礙,一個結(jié)構(gòu)的變形受到另一個結(jié)構(gòu)的阻礙,這種結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間、物體與物體之間、物體與構(gòu)件之間、基礎(chǔ)與地基之間的相互牽制作用,稱作“外約束”。

大體積混凝土溫度裂縫控制措施

大量工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都證明,結(jié)構(gòu)物不可能不出現(xiàn)裂縫,裂縫是材料的一種固有缺陷、固有特征。如果對大體積混凝土的裂縫作過于嚴(yán)格的限制,則施工難度大,會帶來成本的急劇上升。但可以采取措施,對裂縫進(jìn)行控制。

2.1 設(shè)計(jì)

(1)改變約束條件,設(shè)置滑動層?；A(chǔ)墊層和基礎(chǔ)之間采用三氈四油防水層作為滑動層減小地基對基礎(chǔ)的約束,降低約束應(yīng)力。

(2)設(shè)置構(gòu)造鋼筋。在大體積混凝土內(nèi)設(shè)置必要的溫度配筋,配筋宜選用小直徑、小間距；在截面突變和轉(zhuǎn)角處,孔洞轉(zhuǎn)角及周邊,增加斜向構(gòu)造配筋,以改善應(yīng)力集中,防止裂縫出現(xiàn)。

(3)在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁,提高該部位的配筋率。

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(4)合理設(shè)置后澆帶,保留時間大于60d；后澆帶內(nèi)梁中鋼筋連續(xù)通過,板中鋼筋可斷開,在二次澆筑混凝土前,根據(jù)規(guī)范要求連接板中普通鋼筋。

2.2 材料

1）水泥

針對大體積混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),選擇低水化熱水泥。因?yàn)槠湓诩俣ㄍ獠繙囟葲]有變化的情況下,可減少混凝土的內(nèi)外溫差T值,起到減少溫度應(yīng)力的作用。選擇水泥時,還應(yīng)合理控制好水泥的細(xì)度,這樣,才能在減少溫度應(yīng)力的同時,確保水泥混凝土的早期強(qiáng)度,從而更有效地控制溫度裂縫。

2）礦物摻合料

在施工中,摻入20%～40%的粉煤灰,可取代一部分水泥,從而消減水化熱產(chǎn)生的高溫峰值。另外,粉煤灰還可以優(yōu)化水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu),提高混凝土早期強(qiáng)度。

3）集料

集料在混凝土中的體積超過50%,在成型階段是一種導(dǎo)熱介質(zhì),因此,選擇導(dǎo)熱系數(shù)高、熱傳導(dǎo)能力強(qiáng)的集料,可有效降低混凝土的內(nèi)外溫差T值。另外,集料自身的溫度對水化熱的產(chǎn)生也有一定的影響,集料自身溫度越高,水化熱也就越大。因此,在制備混凝土?xí)r,應(yīng)根據(jù)當(dāng)日氣候和集料溫度,對集料進(jìn)行必要的降溫處理。

4）外加劑

在控制大體積混凝土溫度裂縫時,外加劑應(yīng)選擇能調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間和硬化性能的緩凝劑、減水劑。

緩凝劑能在對混凝土的后期物理力學(xué)性能無不利影響的情況下,延緩混凝土的凝結(jié)時間,從而增加混凝土的降溫散熱時間,使混凝土內(nèi)外溫差T值減小。如緩凝劑JM-PCA,可使混凝土初凝時間加長3～8h左右。減水劑對混凝土強(qiáng)度的影響一般體現(xiàn)在降低水灰比上,低水灰比可使混凝土迅速硬化,提高混凝土早期強(qiáng)度；另外,在減少拌和水用量的同時,相應(yīng)地減少了水泥的用量,從而達(dá)到降低水化熱的目的。

2.3 施工

1）用分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑混凝土采用分層連續(xù)澆筑

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或推移式連續(xù)澆筑,混凝土層間的間隔時間應(yīng)盡量縮短,必須在前層混凝土初凝之前,將其次層混凝土澆筑完畢。層間最長的時間間隔不大于混凝土的初凝時間。當(dāng)層間間隔時間超過混凝上的初凝時間,層面應(yīng)按施工縫處理:

(1)消除澆筑表面的浮漿、軟弱混凝土層及松動的石子,并均勻露出粗骨料；

(2)在上層混凝土澆筑前,應(yīng)用壓力水沖洗混凝土表面的污物,充分濕潤,但不得有水；

(3)對非泵送及低流動度混凝土,在澆筑上層混凝土?xí)r,應(yīng)采取接漿措施。

2）二次投料及二次振搗

大量的工程實(shí)踐證明,采用二次投料水泥裹砂法和二次振搗法,可提高混凝土的極限抗拉強(qiáng)度。

所謂二次投料水泥裹砂法,即先將水和水泥拌成水泥漿,攪拌時間大約1min,然后加入砂子和石子,攪拌成混凝土。該法可改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu),減少混凝土澆筑入模時的離析現(xiàn)象,節(jié)約水泥達(dá)20%,或提高強(qiáng)度15%。

所謂二次振搗,即對未初凝的混凝土在振動界限之前進(jìn)行二次振搗。通過二次振搗可排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙,提高水平鋼筋的握裹力、豎向鋼筋的抗拔力,增大水密性,提高混凝土抗壓強(qiáng)度,減少混凝土內(nèi)部裂縫,防止因混凝土下沉而出現(xiàn)的裂縫。有關(guān)資料證明,采用二次振搗可使水平鋼筋的握裹力增加1/3,豎向鋼筋初始抗拔能力提高100%,28d混凝土的抗壓強(qiáng)度提高10%～15%。二次振搗關(guān)鍵要掌握好二次振搗的時間,該時間為混凝土經(jīng)振搗后尚能恢復(fù)到塑性狀態(tài)的時間,一般又稱為振搗界限。振動界限的判斷方法一般有兩種:一種是將運(yùn)轉(zhuǎn)著的振動棒逐漸插入混凝土中時,混凝土仍能恢復(fù)到塑性狀態(tài),當(dāng)振動棒拔出時,混凝土能自動填滿形成的孔洞,而不會在混凝土中留下孔穴,此時施加二次振搗,時間最為合適；第二種是采用測定貫入阻力值的方法來判斷,國外一般均采用這種方法,即當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)貫入阻力值達(dá)到3.5N/mm2以前進(jìn)行二次振搗,此時不會損傷已成型的混凝土。

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二次振搗的具體適宜時間,需根據(jù)水泥品種、用量、混凝土的坍落度和氣溫等因素決定,一般應(yīng)控制在混凝土澆筑后1～3h時間內(nèi)。

3）埋設(shè)冷卻水管,降低混凝土內(nèi)部溫度對施工要求比較高的工程,可以在混凝土內(nèi)埋設(shè)水管,通過低溫水循環(huán),排出混凝土內(nèi)部大量熱量,以降低混凝土溫度。

4）加強(qiáng)施工管理

提高混凝土的質(zhì)量,以保證混凝上強(qiáng)度的均勻性；薄層、短間歇、均勻上升,以避免相鄰澆筑塊之間過大的高差及側(cè)面的長期暴露；加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)。

2.4 溫度監(jiān)測

溫度監(jiān)測技術(shù)是現(xiàn)代大體積混凝土施工的先進(jìn)技術(shù)。通過對混凝土溫度的監(jiān)測,實(shí)時監(jiān)控混凝土內(nèi)部溫度變化的情況,采取相應(yīng)控制措施,可有效控制裂縫的產(chǎn)生。大體積混凝土溫度控制的測試內(nèi)容如下。

1）混凝土絕熱溫升的測試

混凝土絕熱溫升的測試有兩種方法:間接法和直接法。間接法是用水泥的水化熱、水泥用量、混凝土比熱、混凝土密度來計(jì)算混凝土絕熱溫升；直接法是用混凝土絕熱溫升實(shí)驗(yàn)儀直接測定混凝土絕熱溫升。直接法測定結(jié)果準(zhǔn)確,但是,實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)過程比較復(fù)雜,一般用于大型工程中。中小型工程常不具備這種條件,一般用間接法即可滿足要求。

2）混凝土澆筑溫度的監(jiān)測

監(jiān)測混凝土澆筑時的溫度,保證澆筑溫度不要超過控制標(biāo)準(zhǔn),以便控制混凝土澆筑后的溫度升高峰值。同時,也包括對混凝土攪拌、運(yùn)輸過程中溫度的監(jiān)測和混凝土原材料溫度的監(jiān)測。

3）養(yǎng)護(hù)過程中的溫度監(jiān)測一般監(jiān)測澆筑后混凝土內(nèi)部、表面、底部的溫度和環(huán)境氣溫的變化情況,用來控制混凝土的降溫速度和內(nèi)外部溫差(一般要求溫差ΔT≯25℃),也可用來進(jìn)一步計(jì)算混凝土中的溫度應(yīng)力,確定混凝土的抗拉強(qiáng)度是否大于此時混凝土中產(chǎn)生的拉應(yīng)力,保證對裂縫的控制。這些監(jiān)測結(jié)果能及時反饋現(xiàn)場大體積混凝土澆筑塊內(nèi)溫度變化的實(shí)際情況,以及所采用的施工技術(shù)措施的效果,最新【精品】范文 參考文獻(xiàn)

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為工程技術(shù)人員及時采取溫控對策提供科學(xué)依據(jù)。

混凝土的澆筑溫度,系指混凝土振搗后位于混凝土上表面以下50～100mm深處的溫度。混凝土澆筑溫度的測試每工作班(8h)不應(yīng)少于2次。

大體積混凝土澆筑塊體內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度的測試,一般在前期每2～4h測一次,后期每4～8h測一次。

大體積混凝土澆筑塊體溫度監(jiān)測點(diǎn)的布置,以能真實(shí)反映出混凝土塊體的內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度為原則。

2.5 養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完畢后,應(yīng)及時按溫控技術(shù)措施的要求進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù),并應(yīng)符合下列規(guī)定:

(1)保溫養(yǎng)護(hù)措施,應(yīng)使混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度滿足溫控指標(biāo)的要求；

(2)保溫養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時間應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力包括混凝土收縮產(chǎn)生的應(yīng)力加以控制、確定,但不得少于15d,保溫覆蓋層的拆除應(yīng)分層逐步進(jìn)行；

(3)在保溫養(yǎng)護(hù)過程中,應(yīng)保持混凝土表面的濕潤。

同時,在養(yǎng)護(hù)過程中,保持良好的濕度和抗風(fēng)條件,使混凝土在良好的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)。施工人員需根據(jù)事先確定的溫控指標(biāo)的要求,來確定大體積混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)措施。結(jié)語

溫度裂縫是影響大體積混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全的重要因素。因此，施工管理人員應(yīng)結(jié)合工程的特點(diǎn)，通過分析混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因，圍繞設(shè)計(jì)、施工、材料和養(yǎng)護(hù)等方面制定出合理有效的控制措施，同時加強(qiáng)混凝土溫度的監(jiān)控力度，一旦發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時做出處理，以避免混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 高冬.大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因及其預(yù)防控制措施[J].中國科技信息.2012年第03期

[2] 陳永濤.大體積混凝土裂縫控制措施研究[J].城市建設(shè)理論研究.2012年第23期

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第四篇：大體積混凝土溫度裂縫淺析及控制方法

大體積混凝土溫度裂縫淺析及控制方法

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模越來越大型化、復(fù)雜化，這使得工程建設(shè)中的大體積混凝土溫度裂縫問題日益突出并成為具有相當(dāng)普遍性的問題。文中通過分析大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因，從中找到控制裂縫的措施及解決的方法，從而為保證建筑物和構(gòu)件的安全奠定了基礎(chǔ)。大體積混凝土溫度裂縫的類型混凝土結(jié)構(gòu)物的裂縫可分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫主要有三種，一是骨料和水泥石粘合面上的裂縫，稱為粘著裂縫；第二是水泥石自身的裂縫，稱為水泥石裂縫；三是骨料本身裂縫，稱為骨料裂縫。微觀裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中的分布是不規(guī)則，不貫通的，并且肉眼看不見。宏觀裂縫是由微觀裂縫擴(kuò)展而來的。溫度，作為一種變形作用，在混凝土結(jié)構(gòu)中引起的裂縫有表面裂縫和貫穿裂縫兩種。這兩種裂縫在不同程度上都屬于有害裂縫。由于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)物和大型設(shè)備基礎(chǔ)大量的出現(xiàn)，大體積混凝土也被廣泛采用，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫日益成為建筑工程技術(shù)人員面臨的技術(shù)難題。

大體積混凝土溫度裂縫的成因

2.1 概述

當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形時，在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部、結(jié)構(gòu)與結(jié)之間，都會受到約束。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)截面較厚時，其內(nèi)部溫度分布不均勻，引起內(nèi)部不同部位的變形相互約束，稱之為內(nèi)約束，當(dāng)一個結(jié)構(gòu)物的變形受到其他結(jié)構(gòu)的阻礙時稱之為外約束。建筑工程中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)所承受的變形，主要是由溫差和收縮產(chǎn)生，其約束既有外約束又有內(nèi)約束。大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)截面大，體積大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮膨脹作用，由此引起的溫度應(yīng)力是導(dǎo)致鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。這種裂縫的起因是溫度變化引起的變形，當(dāng)變形得不到滿足時才會引起應(yīng)力，而且應(yīng)力與結(jié)構(gòu)的剛度大小有關(guān)，只有當(dāng)應(yīng)力超過一定數(shù)值才引起裂縫。

2.2 溫度變化引起變形在大體積混凝土工程施工中，由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化。實(shí)際混凝土內(nèi)部的最高溫度多數(shù)發(fā)生在混凝土澆筑的最初3 到5 天，隨著混凝土齡期的增長，溫度逐漸下降，而彈性模量增高，因此混凝土內(nèi)部降溫收縮的約束也就愈來愈大，以致產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗這種應(yīng)力時，開始出現(xiàn)溫度裂縫。

2.3 變形受到約束，引起應(yīng)力當(dāng)大體積混凝土澆筑在基巖或老混凝土上時，由于基巖(或老混凝土)的壓縮模量(或彈性模量)較高，混凝土溫度變化所產(chǎn)生的變形受到基巖(或老混凝土)的約束，而在新澆混凝土內(nèi)部形成溫度應(yīng)力，在升溫階段，約束阻止新澆混凝土的溫度膨脹變形，在混凝土內(nèi)形成壓應(yīng)力。而在降溫階段，新澆混凝土收縮(降溫收縮與干縮)因存在較強(qiáng)大的地基或基礎(chǔ)的約束而不能自由收縮，在新澆混凝土內(nèi)形成拉應(yīng)力。2.4 應(yīng)力超過了混凝土的抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生混凝土早期抗拉強(qiáng)度是很低的。值得注意的是隨著水泥標(biāo)號的提高，水泥用量的不斷增加，抗拉強(qiáng)度也會相應(yīng)增加。另外，由于水化熱的影響，1 天齡期的小試件強(qiáng)度可比實(shí)際大尺寸構(gòu)件中的強(qiáng)度低 50%，也就是說導(dǎo)致混凝土構(gòu)件的早期強(qiáng)度降低；而28 天齡期的小試件強(qiáng)度則可比實(shí)際構(gòu)件強(qiáng)度高30%；也就是說對設(shè)計(jì)而言不安全。因此這也是要限制最高溫度的一個原因。

2.5 外界氣溫變化的影響大體積混凝土在施工期間，外界氣溫變化的影響也很大。混凝土的內(nèi)部溫度是澆筑溫度、水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)散熱降溫等各種溫度的疊加之和，外界氣溫愈高，混凝土的結(jié)構(gòu)溫度也愈高，如外界溫度下降，會增加混凝土的降溫幅度，特別是在外界氣溫驟降時，會增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度。溫度應(yīng)力是由溫差引起的變形造成的，溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內(nèi)部的最高溫度可達(dá)60oC，并且有較大的延續(xù)時間。在這種情況下研究合理的溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的過大溫度應(yīng)力顯得更為重要。

2.6 混凝土的收縮變形混凝土收縮變形引起的溫度應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生裂縫，因此混凝土的收縮也是引起裂縫不可忽視的因素。大體積混凝土溫度裂縫控制及措施

在大體積混凝土工程施工中，由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化，從而導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度，是防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫的關(guān)鍵問題。我們將大體積混凝土溫度裂縫的基本控制措施分為設(shè)計(jì)措施、施工措施和監(jiān)測措施。隨著材料科學(xué)的發(fā)展和施工技術(shù)的完善，現(xiàn)場大體積混凝土的施工積累了不少經(jīng)驗(yàn)，如留永久性變形縫或伸縮縫、用蛇形冷卻水管來降低大體積混凝土內(nèi)部溫度、采用液態(tài)氮降低混凝土入模溫度以及使用微膨脹混凝土減緩干縮等等。總上所述，為防止裂縫、減輕溫度應(yīng)力，我們主要是從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。

3.1 控制溫度的措施

①采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；

②拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；

③熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；

④在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；

⑤規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)急劇的溫度梯度；

⑥施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保護(hù)措施；

⑦使用低熱或中熱水泥。水泥的主要發(fā)熱成分是鋁酸三鈣(C3A)和硅酸三鈣(C3S)，制造時適當(dāng)降低這兩種成分的含量即可降低其水化熱。

3.2 改善約束條件的措施

①合理地分縫分塊；

②避免基礎(chǔ)過大起伏；

③合理的安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露；

此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

根據(jù)以上述分析，大體積混凝土在三個階段產(chǎn)生的溫度應(yīng)力均與內(nèi)外部的溫差有關(guān)，因此，有效的控制混凝土內(nèi)外溫差，就成為了有效控制溫度應(yīng)力的關(guān)鍵。對此，《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》曾作了如下要求“大體積混凝上表面和內(nèi)部溫差應(yīng)控制在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)，當(dāng)設(shè)計(jì)無具體要求時，溫差不宜超過25oC”，并對澆筑溫度也作了“不宜超過28oC”的規(guī)定。對于大體積混凝土的溫差控制一般從三方面著手：第一是控制混凝土的絕對發(fā)熱量；第二是采取有效措施降低混凝土內(nèi)外溫差；第三是改善周圍的約束條件，改進(jìn)配筋狀況，減小裂縫寬度。所以，要真正實(shí)現(xiàn)大體積混凝土的質(zhì)量控制，則應(yīng)從原材料、設(shè)計(jì)、施工等各個環(huán)節(jié)抓起。

結(jié)束語

總之，大體積混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格，模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。為了保證建筑物和構(gòu)件的安全，我們一方面要從控制溫度、改變約束、降低溫度著手，另一方面應(yīng)可能設(shè)法提高混凝土的抗裂性能。只有在施工中采取以上行之有效的措施，才能控制裂縫的出現(xiàn)或延伸，進(jìn)而保證建筑物安全、穩(wěn)定的工作。

第五篇：土木工程專業(yè)大體積混凝土裂縫控制畢業(yè)論文

河北農(nóng)業(yè)大學(xué)

現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)論文

題 目：大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制與研究

學(xué) 部： 工程技術(shù)學(xué)部

學(xué)生姓名： 王宗盛 專 業(yè)：

土木工程

班級學(xué)號： 20*** 指導(dǎo)教師姓名： 劉京紅 王印

指導(dǎo)教師職稱： 教授 副教授

2015 年 5月 20日

大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制研究

土木工程1001班 李軍輝 指導(dǎo)教師：劉京紅 王印

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模也越來越大型化、復(fù)雜化。這使得工業(yè)與民用建筑中的大體積混凝土溫度裂縫問題日益突出并成為具有相當(dāng)普遍性的問題。大體積混凝土溫度裂縫問題十分復(fù)雜，它涉及到和工程結(jié)構(gòu)相關(guān)的方方面面。對大體積混凝土基礎(chǔ)的溫度裂縫控制更是涉及到巖土、結(jié)構(gòu)、建筑材料、施工、環(huán)境等多專業(yè)、多學(xué)科。大體積混凝土在硬化過程釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化，由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力是導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫的主要因素，從而影響結(jié)構(gòu)的整體性、防水性和耐久性，并成為結(jié)構(gòu)的隱患。因此，大體積混凝土在施工中必須考慮裂縫控制?？偨Y(jié)分析了大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因以及控制措施，根據(jù)具體情況把這些措施靈活應(yīng)用于具體大體積的基礎(chǔ)工程施工，在施工中對材料選擇、配合比、外加劑、施工布置、澆筑工藝、養(yǎng)護(hù)等幾個環(huán)節(jié)采取了嚴(yán)格的控制措施，并同時對基礎(chǔ)典型位置的內(nèi)外溫度差進(jìn)行了監(jiān)測。針對基礎(chǔ)工程所采取的溫控措施和監(jiān)測結(jié)果，為同類工程的施工提供了參考，也為進(jìn)一步的理論研究提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：

大體積混凝土；裂縫控制；水化熱；溫度應(yīng)力

Research on Control to Cracks of Massive Concrete Structure

Abstract :With economic development of China, the scale of construction works is become more and more large and complicated.This makes the temperature cracks of massive concrete structure in industrial buildings become increasingly prominent with a universal problem.The problem of temperature cracks of Massive concrete is very complicated.It involves all aspects of the engineering structure.The control to massive concrete foundation temperature cracks is more related to rock, structure, building materials, construction, environmental, and other multi-disciplinary.The heat of hydration is released in the hardening process of massive concrete will cause a greater temperature changes.The resulting temperature stress is the main factors to cause concrete cracks, then it affect integrity, waterproof and durability of the structure, and it become a hidden danger of structure.Cracks control must be considered during the construction of massive concrete structure.The mechanism and control measures of temperature cracks of massive concrete foundation in this paper are analyzed.According to circumstances, these measures are applied in construction of the specific massive concrete foundation.Strict control measures are taken during the construction in the choice of materials, mix, additives, construction layout, pouring technology, conservation and other links, at the same time, temperature difference between the internal and external of the foundation in the typical locations are monitored.The monitoring results show that the temperature differences are all reasonable, cracks are avoided.In addition, control measures of temperature cracks are taken that are reasonable and effective.The temperature control measures and monitoring results not only provides a convenient for the similar construction projects, but also provides reference data for further theoretical research.Keywords: massive concrete;cracks control;hydration heat;temperature stress

目錄

第 1 章

緒

論................................................................................................1

1.1 課題的背景與實(shí)際意義.........................................................................1

1.1.1 大體積混凝土的定義................................................................1 1.1.2 大體積混凝土在工程上的應(yīng)用................................................1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.....................................................................................2

1.2.1 國內(nèi)情況......................................................................................2 1.2.2 國外情況......................................................................................2 1.3 本文研究的內(nèi)容和研究方法.................................................................2

1.3.1 研究的內(nèi)容..................................................................................2 1.3.2 研究的方法..................................................................................3

第 2 章 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析及預(yù)測........................................4

2.1 裂縫的種類.............................................................................................4

2.1.1 微觀裂縫......................................................................................4 2.1.2 宏觀裂縫......................................................................................4 2.2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析.....................................................4

2.2.1 水化熱的影響..............................................................................5 2.2.2 內(nèi)外約束的影響..........................................................................5 2.2.3 外界氣溫變化的影響..................................................................5 2.2.4 混凝土的收縮變形影響..............................................................5

第 3 章 大體積混凝土裂縫控制措施................................................................6

3.1 大體積混凝土裂縫控制措施.................................................................6

3.1.1 設(shè)計(jì)措施......................................................................................7 3.1.2 材料控制措施..............................................................................7 3.1.3 施工措施......................................................................................8 3.1.4 監(jiān)測措施....................................................................................9 3.2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理.........................................................................10 參考文獻(xiàn)..............................................................................................................1

1第 1 章

緒

論

1.1 課題的背景與實(shí)際意義

許多混凝土結(jié)構(gòu)建筑物在建設(shè)工程中和使用工程中出現(xiàn)了不同程度、不同形式的裂縫，這是一個相當(dāng)普遍的現(xiàn)象。它是長期困擾著建筑工程技術(shù)人員的技術(shù)難題。近代科學(xué)關(guān)于混凝土強(qiáng)度的細(xì)觀研究以及大量工程實(shí)踐所提供的經(jīng)驗(yàn)都說明，結(jié)構(gòu)物的裂縫是不可避免的，裂縫是一種人們可以接受的材料特征，如對建筑物抗裂要求過嚴(yán), 必將付出巨大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)； 科學(xué)的要求應(yīng)是將其有害程度控制在允許范圍內(nèi)。這些關(guān)于裂縫的預(yù)測、預(yù)防和處理工作，統(tǒng)稱之為“建筑物的裂縫控制”，這方面的科學(xué)研究工作是有重要的現(xiàn)實(shí)意義和技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義，大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫主要是由于變形作用引起的。

1.1.1 大體積混凝土的定義

對于大體積混凝土的定義，美國混凝土學(xué)會有過這樣的規(guī)定：“任何就地澆筑的大體積混凝土，其體積之大，必須要求采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度地減少開裂?！盵1]日本建筑學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)的定義是：“結(jié)構(gòu)斷面的最小尺寸在 800mm以上，同時水化熱引起的混凝土內(nèi)最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超過 25℃的混凝土，稱之為大體積混凝土?！盵2]我國工程界認(rèn)為當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)斷面尺寸大于 1m 時，就稱之為大體積混凝土。[3]文獻(xiàn)指出：在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)中，一般現(xiàn)澆的連續(xù)墻結(jié)構(gòu)、地下構(gòu)筑物及設(shè)備基礎(chǔ)等是容易由溫度收縮應(yīng)力引起裂縫的結(jié)構(gòu)，通稱為“大體積混凝土結(jié)構(gòu)”。

從國內(nèi)外對大體積混凝土的定義來看，大體積混凝土在幾何尺寸上較大，同時考慮了水泥水化熱引起的體積變化與裂縫問題。

1.1.2 大體積混凝土在工程上的應(yīng)用

在水利工程中，大體積混凝土主要用于混凝土大壩的澆筑，如三峽大壩混凝土的澆筑，其混凝土澆筑規(guī)模之大舉世矚目；在橋梁工程中，主要用于橋墩的大體積混凝土澆筑；在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)中，大型設(shè)備基礎(chǔ)、高層建筑箱形基礎(chǔ)底板、筏式基礎(chǔ)底板、連續(xù)墻以及地下隧道都屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)。隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，我國高層或超高層建筑大量涌現(xiàn)，工程規(guī)模日趨擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)形式也日趨復(fù)雜，大型工業(yè)與民用建筑中的一些基礎(chǔ)，其體積達(dá)幾千 m 3以上者屢見不鮮，而一些超高層的民用建筑的筏式基礎(chǔ)混凝土的體積有的達(dá) 1 萬 m 3以上，厚度達(dá) 2~4m，長度超過 100m。如上海金茂大廈大體積混凝土筏式基礎(chǔ)，厚度達(dá) 4m，混凝土總量為 13500 m 3。

1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.2.1 國內(nèi)情況

我國對于混凝土開裂方面研究較多，而在建筑工程中，對于荷載作用下已硬化混凝土開裂方面有些成果外，隨著大規(guī)?；窘ㄔO(shè)的進(jìn)行，商品混凝土的應(yīng)用所帶來的新問題，國內(nèi)對非荷載作用下混凝土開裂的研究主要集中在開裂的原因和控制措施上。

黃土元教授[4]從混凝土材料本身分析了早期混凝土開裂的原因，施工單位為了提高工期過渡地追求早強(qiáng)水泥，水泥生產(chǎn)廠商為了適應(yīng)市場的需要也追求早強(qiáng)，甚至“超早強(qiáng)”。而對早強(qiáng)混凝土早期性能的研究相對不足。不少水泥的 3 天強(qiáng)度已超過國家標(biāo)準(zhǔn)很多，過高的早期強(qiáng)度容易產(chǎn)生早期裂縫。同時高早強(qiáng)容易引起混凝土后期性能的劣化。

1.2.2 國外情況

從國外有關(guān)規(guī)范及一些重大工程的實(shí)際設(shè)計(jì)看出，對待建筑結(jié)構(gòu)變形作用引起的裂縫問題，客觀上存在著兩類學(xué)派：

第一類，設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定得很靈活，沒有驗(yàn)算裂縫的明確規(guī)定，設(shè)計(jì)方法留給設(shè)計(jì)人員自由處理。對伸縮縫和沉降縫的設(shè)置，沒有嚴(yán)格規(guī)定，基本上按經(jīng)驗(yàn)設(shè)置，有許多工程不留伸縮縫，不留沉降縫，基本上采取“裂了就堵，堵不住就排”的實(shí)際處理手法。一些有關(guān)的裂縫計(jì)算則只作為參考資料而不作為規(guī)定。

第二類，設(shè)計(jì)規(guī)范有明確規(guī)定，對于荷載裂縫有計(jì)算公式并有嚴(yán)格的允許寬度限制。對于變形引起的裂縫沒有計(jì)算規(guī)定，只要按規(guī)范每隔一定距離留一條伸縮縫，荷載差別大，留沉降縫就認(rèn)為問題不復(fù)存在了，即留縫就不裂的設(shè)計(jì)原則。

有關(guān)溫度對混凝土結(jié)構(gòu)變形的影響，各國也有相應(yīng)的規(guī)定。對于大體積混凝土的澆筑溫度，美國規(guī)定不超過 32℃；日本土木工程學(xué)會施工規(guī)范規(guī)定不超過 30℃，日本建筑學(xué)會規(guī)范規(guī)定不超過 35℃。前蘇聯(lián)規(guī)范規(guī)定：澆筑表面系數(shù)大于 3 的結(jié)構(gòu)時，混凝土從攪拌站運(yùn)出時的溫度不超過 30~35℃;原西德規(guī)范規(guī)定：新拌混凝土卸車時的溫度不得超過 30℃。在我國，《水工混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（SDJ207-82）規(guī)定：大體積混凝土澆筑溫度不宜超過 28℃；而在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）中僅規(guī)定：“基礎(chǔ)大體積混凝土連續(xù)澆筑時，應(yīng)實(shí)測內(nèi)部溫差”，但并無具體控制值。

1.3 本文研究的內(nèi)容和研究方法

1.3.1 研究的內(nèi)容

1).結(jié)合工程實(shí)踐研究大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

大體積混凝土施工過程中，由于混凝土中水泥的水化作用是放熱反應(yīng)，大體積混凝土自身又具有一定的保溫性能，因此其內(nèi)部溫升幅度較其表面的溫升幅度要大得多，而在混凝土升溫峰值過后的降溫過程中，內(nèi)部降溫速度又比其表層慢得多，在這些過程中，混凝土各部分的熱脹冷縮（稱為溫度變形）及由于其相互

約束及外界約束的作用而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力（稱為溫度應(yīng)力），是相當(dāng)復(fù)雜的。一旦溫度應(yīng)力超過混凝土所承受的拉力極限值時，混凝土就會出現(xiàn)裂縫。這是混凝土澆筑后由于溫升影響產(chǎn)生的第一種裂縫。

由于溫升影響產(chǎn)生的第二種裂縫是收縮裂縫。這種裂縫產(chǎn)生在混凝土的降溫階段，即當(dāng)混凝土降溫時，由于逐漸散熱而產(chǎn)生收縮，再加上混凝土硬化過程中，由于混凝土內(nèi)部拌合水的水化和蒸發(fā)，以及膠質(zhì)體的膠凝等作用，促使混凝土硬化時收縮。這兩種收縮，在收縮時由于受到基底或結(jié)構(gòu)本身的約束，會產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力（拉應(yīng)力），如果產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過當(dāng)時的混凝土抗拉強(qiáng)度，就會在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫，這種收縮裂縫有時會貫穿全斷面，成為結(jié)構(gòu)性裂縫，帶來嚴(yán)重的危害。

2).研究大體積混凝土裂縫控制的技術(shù)措施

設(shè)計(jì)方面：采用留永久變形縫作法或設(shè)置后澆帶；合理的平面和立面設(shè)計(jì)，避免截面的突變，從而減少約束應(yīng)力：合理布置分布鋼筋，盡量采用小直徑、密間距，變截面處加強(qiáng)分布筋；避免用高強(qiáng)混凝土，盡可能選用中低強(qiáng)度混凝土，采用 60 天或 90 天強(qiáng)度；采用滑動層來減小基礎(chǔ)的約束。

材料方面：科學(xué)地選用材料配比，用較低的水灰比、水和水泥用量；選用中熱或低熱的水泥品種；摻加外加劑；摻加粉煤灰減少水泥用量；嚴(yán)格控制砂石骨料的含泥量。

施工方面：用保溫隔熱法對大體積混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；控制水化熱溫升，混凝土中心與表面的最大溫差不高于 25℃；控制降溫速度；用草袋和塑料薄膜進(jìn)行保溫和保濕；用冷卻水管來降低水化熱，或使用微膨脹混凝土；采用分層澆筑或跳倉澆筑方法。

1.3.2 研究的方法

本文結(jié)合大慶石化高壓聚乙烯裝置防爆壩承臺施工實(shí)踐，采取相應(yīng)的裂縫控制措施，監(jiān)控大體積混凝土溫度，分析溫度曲線，研究分析了大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生機(jī)理，分析裂縫的主要影響因素。從設(shè)計(jì)、原材料、配合比、外加劑、施工工藝等幾方面研究大體積混凝土的溫度應(yīng)力、開裂原因和裂縫控制措施，驗(yàn)證裂縫控制措施的效果。

第 2 章 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析及預(yù)測

2.1 裂縫的種類

文獻(xiàn)[6]指出，按混凝土的裂縫寬度不同，可將混凝土裂縫分為“微觀裂縫”和“宏觀裂縫”兩種。

2.1.1 微觀裂縫 世紀(jì) 60 年代以來，通過混凝土的現(xiàn)代試驗(yàn)研究設(shè)備（如各種實(shí)體顯微鏡、X 光照相設(shè)備等），可以證實(shí)在尚未承受荷載的混凝土結(jié)構(gòu)中存在著肉眼看不見的微觀裂縫。其寬度為 0.05 m m 以下。微觀裂縫主要有粘結(jié)裂縫，水泥石裂縫和骨料裂縫三種。

2.1.2 宏觀裂縫

混凝土中寬度不小于 0.05 m m 的裂縫是肉眼可見裂縫，亦稱宏觀裂縫。宏觀裂縫是微觀裂縫不斷擴(kuò)展的結(jié)果。

宏觀裂縫又可分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫三種，見圖2-1

2.2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

大體積混凝土施工階段產(chǎn)生的溫度裂縫，是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。一方面是混凝土由于內(nèi)外溫差產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，另一方面是結(jié)構(gòu)的外約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)的約束阻止了這種應(yīng)變，一旦溫度應(yīng)力超過混凝土能承受的極限抗拉強(qiáng)度，就會產(chǎn)生不同程度的裂縫。

2.2.1 水化熱的影響

水泥在水化反應(yīng)過程中會產(chǎn)生大量的熱量。這是大體積混凝土內(nèi)部溫升的主要熱量來源。試驗(yàn)證明每克普通硅酸鹽水泥放出的熱量可達(dá) 500J。由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散發(fā)，所以會引起混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部急驟升溫。在水利工程中一般為 15~25℃ [7]。而建筑工程中一般為 20~30℃，甚至更高。試驗(yàn)表明，水泥水化熱在 1~3 天內(nèi)放出的熱量最多，大約占總熱量的 50%左右，混凝土澆筑后的 3~5 天內(nèi)，混凝土內(nèi)部溫度最高。

建筑結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級日趨提高，但有許多結(jié)構(gòu)不適當(dāng)?shù)倪x擇了過高的強(qiáng)度等級。習(xí)慣上認(rèn)為：“強(qiáng)度等級越高安全度越大，就高不就低，提高混凝土強(qiáng)度沒壞處”。

2.2.2 內(nèi)外約束的影響

各種混凝土結(jié)構(gòu)在變形變化中，必然受到一定的約束，從而阻礙其自由變形，阻礙變形的因素稱為約束條件。約束又分為內(nèi)約束和外約束。

1).外約束

一個物體的變形受到其他物體的阻礙，一個結(jié)構(gòu)的變形受到另一個結(jié)構(gòu)的阻礙，這種結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間，物體與物體之間的相互牽制作用稱作“外約束”。由于各種建筑結(jié)構(gòu)所處的具體條件不同，便在結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生不同程度的約束，按約束程度的大小，外約束又分為無約束（自由體）、彈性約束和全約束（嵌固體）三種。

2).內(nèi)約束

一個物體或一個構(gòu)件本身各質(zhì)點(diǎn)之間的相互約束作用，稱為“內(nèi)約束”。沿著一個構(gòu)件截面各點(diǎn)可能有不同的溫度和收縮變形，引起連續(xù)介質(zhì)各點(diǎn)間的內(nèi)約束應(yīng)力。結(jié)構(gòu)物的裂縫中，非貫穿的表面裂縫占 60%~70%。其開裂原因主要是變形變化引起的自約束應(yīng)力。當(dāng)各種大體積混凝土厚度大于或等于 500ｍｍ時，就可能由于水化熱的不均勻降溫和不均勻收縮引起的顯著的自約束應(yīng)力，導(dǎo)致表面開裂。

2.2.3 外界氣溫變化的影響

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工階段，外界氣溫的變化對防止大體積混凝土開裂有著重大影響。因?yàn)橥饨鐨鉁赜?，混凝土的澆筑溫度也愈高；而如果外界溫度下降，又增加混凝土的降溫幅度，特別是氣溫驟降，會大大增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度，因而會造成過渡的溫度應(yīng)力，易使大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。

混凝土的內(nèi)部溫度是由水化熱的絕熱溫升、澆筑溫度和結(jié)構(gòu)物的散熱溫度等各種溫度的疊加之和組成，而溫度應(yīng)力則是由溫差所引起的溫度變形造成的；溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。同時，在高溫條件下，大體積混凝土由于厚度大，不易散熱。

2.2.4 混凝土的收縮變形影響

1).混凝土的收縮

大部分混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的原因是由于變形作用引起的，而變形作用包括溫度、濕度及不均勻沉降等。在幾種變形中，濕度變化引起的裂縫又占主要部分。混凝土重要組成部分是水泥和水，通過水泥和水的水化作用，形成膠凝材料，將松散的砂石骨料膠合成為人工石體——混凝土。

混凝土中含有大量空隙、粗孔、及毛細(xì)孔，這些空隙中存在水分，水分的活動影響到混凝土的一系列性質(zhì)，特別是產(chǎn)生“濕度變形”的性質(zhì)對裂縫控制有重要作用?；炷林械乃钟谢瘜W(xué)結(jié)合水、物理—化學(xué)結(jié)合水和物理力學(xué)結(jié)合水三種。

2).收縮的種類

①自生收縮

混凝土硬化過程中由于化學(xué)作用引起的收縮，是化學(xué)結(jié)合水與水泥的化合結(jié)果，也稱為硬化收縮，這種收縮與外界濕度變化無關(guān)。

②塑性收縮

混凝土澆筑后 4~15 小時左右，水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象，引起失水收縮，是在初凝過程中發(fā)生的收縮，也稱之為凝縮，此時骨料與膠合料之間也產(chǎn)生不均勻的沉縮變形，都發(fā)生在混凝土終凝之前，即塑性階段，故稱為塑性收縮。

③碳化收縮

大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的收縮變形稱為碳化收縮。

④干縮（失水收縮）

水泥石在干燥和水濕的環(huán)境中要產(chǎn)生干縮和濕漲現(xiàn)象，最大的收縮是發(fā)生在第一次干燥之后，收縮和膨脹變形是部分可逆的。

3)、收縮的影響因素

水泥用量越大，用水量越大，表現(xiàn)為水泥漿量越大，塌落度大，收縮越大，因此避免雨中澆筑混凝土，遇小雨，應(yīng)采取防雨措施（特別是下料部位）并調(diào)整水灰比。

4)、混凝土的體積變形

混凝土在水泥水化過程中要產(chǎn)生一定的體積變形，成為“自由體積變形”?；炷恋氖湛s機(jī)理比較復(fù)雜，其主要原因，可能是內(nèi)部空隙水蒸發(fā)變化時引起的毛細(xì)管引力。收縮在很大程度上是有可逆現(xiàn)象的。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以回復(fù)膨脹并幾年達(dá)到原有的體積。干濕交替將引起混凝土體積的交替變化，這對混凝土是很不利的。

第 3 章 大體積混凝土裂縫控制措施

3.1 大體積混凝土裂縫控制措施

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，現(xiàn)有大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，絕大多數(shù)是由溫度裂縫原因而產(chǎn)生的。防止產(chǎn)生溫度裂縫是大體積混凝土研究的重要課題，我國自 20 世紀(jì) 60 年代開始進(jìn)行研究，目前已積累了很多成功的經(jīng)驗(yàn)。工程上常用的防止混凝土裂縫的措施主要有：①采用中、低熱的水泥品種；②對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的分縫分塊；③在滿足強(qiáng)度和其它性能要求的前提下，盡量降低水泥用量；④摻加適宜的外加劑；⑤控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度；⑥選擇適宜的集料；⑦預(yù)

埋水管、通水冷卻、降低混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度；⑧采用表面保護(hù)、保溫隔熱措施，降低內(nèi)外溫差；⑨采取防止大體積混凝土裂縫的結(jié)構(gòu)措施。

3.1.1 設(shè)計(jì)措施

1).設(shè)置后澆帶

在現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，只在施工期間保留的臨時性施工縫，稱為“后澆帶”。該“后澆帶”根據(jù)具體條件，保留一定時間后，在進(jìn)行填充封閉，后澆成連續(xù)整體的無伸縮縫結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫@種縫只在施工期間存在，所以是一種特殊的施工縫。但是，又因?yàn)樗哪康氖侨∠Y(jié)構(gòu)中的永久性變形縫，與結(jié)構(gòu)的溫度收縮應(yīng)力和差異沉降有關(guān)，所以它又是一種設(shè)計(jì)中的伸縮縫和沉降縫，一種臨時性的變形縫。它既是施工措施，又是設(shè)計(jì)手段。

2).合理配置鋼筋

在常溫和允許應(yīng)力狀態(tài)下，鋼筋的性能是比較穩(wěn)定的，其與混凝土的熱膨脹系數(shù)相差不大。

3).設(shè)置滑動層

為了減小混凝土由于邊界存在約束而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，在與外約束的接觸面上全部設(shè)置滑動層，則結(jié)構(gòu)計(jì)算長度可折減約一半。

4).避免應(yīng)力集中

在結(jié)構(gòu)的孔洞周圍，變斷面轉(zhuǎn)角部位，轉(zhuǎn)交處等，由于溫度變化和混凝土收縮，會產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致混凝土裂縫。為此，可在空洞四周增配斜向鋼筋、鋼筋網(wǎng)片；在變斷面處避免斷面突變，可作局部處理使斷面逐漸過渡，同時增配一定量的抗裂鋼筋，這對防止裂縫產(chǎn)生是有很大作用的。

5).設(shè)置緩沖層

設(shè)置緩沖層，即在高低底板交接處、底板地梁處等，用 30~50mm 厚的聚苯乙烯泡沫塑料作垂直隔離，以緩沖基礎(chǔ)收縮時的側(cè)向壓力。

6).設(shè)置應(yīng)力緩和溝

3.1.2 材料控制措施

1).水泥品種選擇和用量控制

大體積混凝土結(jié)構(gòu)引起裂縫的主要原因是：混凝土的導(dǎo)熱性能較差，水泥水化熱的大量積聚，使混凝土出現(xiàn)早期溫升和后期溫降現(xiàn)象。因此，控制水泥水化熱引起的溫升，即減少混凝土內(nèi)外溫差，對降低溫度應(yīng)力，防止產(chǎn)生溫度裂縫將起到十分重要的作用。

2).摻加外加料

大體積混凝土一般體積都較大，其主要特征：結(jié)構(gòu)厚、混凝土量大，水泥水化熱使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫升和收縮變形，因此混凝土裂縫控制是一個十分關(guān)鍵的技術(shù)。為了保證混凝土的整體性，密實(shí)性和耐久性不受影響，在大體積混凝土中摻入外加劑和外摻料，充分利用它們各自的優(yōu)點(diǎn)，相互補(bǔ)充并采取科學(xué)的施工工藝及合理的混凝土養(yǎng)護(hù)措施來控制裂縫，防止?jié)B漏，從而保證大體積混凝土的施工質(zhì)量。混凝土中常用的外加料主要是外加劑和摻合料。

3).集料的選擇

大體積混凝土所需的強(qiáng)度并不是很高的，所以組成混凝土的砂石料比高強(qiáng)

混凝土要高，約占混凝土總質(zhì)量的 85%左右，正確選用砂石料對保證混凝土質(zhì)量、節(jié)約水泥用量、降低水化熱量、降低工程成本是非常重要的。集料的選用應(yīng)根據(jù)就地取材的原則，首先 考慮成本較低、質(zhì)量優(yōu)良、滿足要求的天然砂石料。3.1.3 施工措施

1).控制混凝土出機(jī)溫度和澆筑溫度

為了降低大體積混凝土的總溫升，減少結(jié)構(gòu)物的內(nèi)外溫差，控制混凝土出機(jī)溫度和澆筑溫度同樣非常重要。

① 控制混凝土的出機(jī)溫度

根據(jù)攪拌前混凝土原材料總的熱量與攪拌后混凝土總的熱量相等的原理，可用下公式計(jì)算

T0=[(CS+CWQS)WSTS+(Cg+CwQg)WgTg+CcWcTc+Cw(WwQsWc-QgWs)Tw]/(CsWs+CgWg+CwWw+CcWc)

(3-1)

式中

CS，Cg，Cc，Cw—分別為砂、石、水泥、和水的比熱，J/Kg·℃；

Ws，Wg，Wc，Ww—分別為每 m3砂、石、水泥、和水的用量，Kg；

TS，Tg，Tc，Tw—分別為砂、石、水泥、和水的拌合溫度，℃；

QS，Qg—分別為砂、石的含水量，%。

計(jì)算時一般取 CS= Cg= Cc=800（J/Kg·℃）；

Cw=4000（J/Kg·℃）。

由以上計(jì)算公式可以看出，在混凝土原材料中，砂石的比熱比較小，但占混凝土總質(zhì)量的 85%左右；水的比熱較大，但它占混凝土總質(zhì)量的 6%左右。因此，對混凝土出機(jī)溫度影響最大的是石子的溫度，砂的溫度次之，水泥的溫度影響最小。為了降低混凝土的出機(jī)溫度，其最有效的辦法就是降低砂、石的溫度。如在氣溫較高時，為防止太陽的直接照射，可在砂石堆料場搭設(shè)簡易的遮陽裝置，砂石溫度可降低 3~5℃。在拌合前用冷水沖洗粗集料，在儲料倉中通冷風(fēng)預(yù)冷，再加上冰屑拌合，可使混凝土的出機(jī)溫度達(dá)到 7℃的要求。

② 控制混凝土的澆筑溫度

混凝土從攪拌機(jī)出料后，經(jīng)攪拌車或其它工具運(yùn)輸、卸料、澆筑、平倉、振搗等工序后的混凝土溫度稱為混凝土澆筑溫度。

2).大體積混凝土配合比的控制

① 當(dāng)大體積混凝土的強(qiáng)度等級為 C20 以上時，經(jīng)設(shè)計(jì)單位同意，可利用混凝土 60天的后期強(qiáng)度作為混凝土強(qiáng)度評定、工程交工驗(yàn)收及混凝土配合比設(shè)計(jì)的依據(jù)。這樣有利于降低大體積混凝土工程施工中因水泥水化熱引起的溫升，達(dá)到降低溫度應(yīng)力的目的，同時也節(jié)約施工及保溫養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

② 大體積混凝土配合比的選擇，在保證基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)所規(guī)定強(qiáng)度、耐久性等要求和滿足施工工藝特性的前提下，應(yīng)按照合理使用材料、減少水泥用量和降低混凝土的絕熱溫升的原則進(jìn)行選擇。

3).混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù) ① 澆筑方案

混凝土的澆筑方法可用分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑

對于工程量較大、澆筑面積也大、一次連續(xù)澆筑層厚度不大（一般不超過 3m），且澆筑能力不足時的混凝土工程，宜采用推移式連續(xù)澆筑法。

②

采取分層澆筑混凝土?xí)r，水平施工縫的處理 ③

混凝土的拌制、運(yùn)輸

4).大體積混凝土的冬期施工

在工業(yè)與民用建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的冬期施工中，主要是防止早期混凝土被凍問題；而在大體積混凝土的冬期施工中，情況有所不同，除了防止早期混凝土被凍壞外，還存在著控制溫差、防止裂縫的問題，而且防凍與防裂之間往往還存在著矛盾。在設(shè)計(jì)和施工中，必須妥善解決這個矛盾，兼顧防凍與防裂兩方面的要求。這是大體積混凝土冬期施工的主要特點(diǎn)。

⑴ 大體積混凝土冬季施工的原則

連續(xù) 5 天日平均氣溫 5℃以下，即進(jìn)入混凝土的冬期施工階段。

大體積混凝土冬期施工應(yīng)兼顧防凍與防裂兩方面的要求，因此應(yīng)遵循以下三條基本原則：

①砂、石等原材料中不能含有凍塊，混凝土拌和物也應(yīng)該具有一定的溫度，以保證在運(yùn)輸和澆筑過程中不致凍結(jié)。

②混凝土在達(dá)到臨界強(qiáng)度之前不能受凍，以免混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，最終強(qiáng)度受到損失。

③混凝土的內(nèi)外溫差和最高溫度均不能超過規(guī)定數(shù)值，以免發(fā)生裂縫，破壞結(jié)構(gòu)的整體。

⑵ 大體積混凝土冬期施工的技術(shù)措施

為了使上述冬期施工的原則得到滿足，必須采取一系列技術(shù)措施。

①混凝土出機(jī)溫度與澆筑溫度的選擇

②基礎(chǔ)及冷壁的預(yù)熱

在澆筑混凝土以前，對基礎(chǔ)、預(yù)埋鐵件及與新混凝土接觸的冷壁（老混凝土、預(yù)制混凝土模板等），應(yīng)用蒸汽清除所有的冰、雪、霜凍，并使其表面溫度上升。

③原材料加熱

水的加熱可用鍋爐、電熱或蒸汽，砂料加熱可用封閉的蛇形管，石料加熱使用蒸汽最方便。

④運(yùn)輸中的保溫

運(yùn)輸中的熱量損失與運(yùn)輸工具有關(guān)。如使用大型運(yùn)輸罐，熱損失一般不大。⑤澆筑過程中減少熱量損失

混凝土是分層澆筑的，每層厚度 200-500mm，由于厚度薄，散熱面積大，澆筑過程中的熱量損失是很大的。

⑥保溫養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完畢以后，應(yīng)采取嚴(yán)格的保溫養(yǎng)護(hù)措施，使混凝土強(qiáng)度得到充分發(fā)展。

3.1.4 監(jiān)測措施

大體積混凝土的溫控施工中，除應(yīng)進(jìn)行水泥水化熱的測定外，在混凝土澆筑過程中還應(yīng)進(jìn)行混凝土澆筑溫度的監(jiān)測，在養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)進(jìn)行混凝土澆筑塊體升降溫、內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度等監(jiān)測。這些監(jiān)測結(jié)果能及時反饋現(xiàn)場大體積混凝土澆筑塊內(nèi)溫度變化的實(shí)際情況，以及所采用的施工技術(shù)措施的效果，為工程技術(shù)人員及時采取溫控對策提供科學(xué)依據(jù)。

3.2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理

盡管對大體積混凝土結(jié)構(gòu)采取各種各樣的防裂措施，但是工程實(shí)踐證明，由于各種復(fù)雜因素的影響，在混凝土澆筑不久或在施工期間就會出現(xiàn)裂縫。裂縫的一般修補(bǔ)方法有：表面修補(bǔ)法、內(nèi)部修補(bǔ)法、結(jié)構(gòu)加固法。

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