大體積混凝土裂縫的成因及防治初探

1、<p>　　大體積混凝土裂縫的成因及防治初探</p><p>　　摘要：混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)和使用過程中易出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫。特別是大體積混凝土水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫度升高比較快。混凝土在內(nèi)外溫差較大時，會使混凝土表面產(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它，來保證施工的質(zhì)量。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：大體積砼 裂縫泌水溫度梯度 水化熱拉應(yīng)

2、力 </p><p>　　Abstract: Concrete structure is easy to appear different levels, different forms cracks in construction and use. Especially in the large volume concrete cement, which releases hydration thermal m

3、ore conceptually, internal temperature rises faster. When the large temperature is different between inside and outside, it will make the concrete surface appear some cracks, all this Influent structural safety and norma

4、l use. So we must analyze it basically, to ensure the construction quality. </p><p>　　Key words: large volume concrete; cracks; bleeding; temperature gradient; hydration thermal tensile stress </p>&l

5、t;p>　　中圖分類號：TV544+.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104（2012） </p><p>　　1大體積混凝土簡述 </p><p>　　現(xiàn)代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等。它主要的特點就是體積大：混凝土澆筑量大于100平方米；長、寬、高任意一邊不小于1米。大體積混凝土水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫度升高比較快?；?/p>

6、凝土在內(nèi)外溫差較大時，會使混凝土表面產(chǎn)生溫度裂縫。其他因素也會導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。在全國調(diào)查的高層建筑地下結(jié)構(gòu)中，底板出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調(diào)查總數(shù)的20%左右，地下室的外墻混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調(diào)查總數(shù)的80%左右。所以必須從根本上分析它，來保證施工質(zhì)量。 </p><p>　　2大體積混凝土裂縫的成因及主要類型 </p><p>　　混凝土結(jié)

7、構(gòu)在建設(shè)和使用過程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫，這是一個相當(dāng)普遍的現(xiàn)象。國內(nèi)外工程技術(shù)界都認(rèn)為，規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最大裂縫寬度主要是為了保證鋼筋不產(chǎn)生銹蝕。不同的規(guī)范中有關(guān)允許最大裂縫寬度的規(guī)定雖不完全一致，但基本相同。如在正常的空氣環(huán)境中裂縫允許寬度為0.3-0.4mm；在輕微腐蝕介質(zhì)中，裂縫允許寬度為0.2-0.3mm;在嚴(yán)重腐蝕介質(zhì)中，裂縫允許寬度為0.1-0.2mm?？茖W(xué)的將有害程度控制在允許范圍之內(nèi)。根據(jù)國內(nèi)外的調(diào)查資料，

8、工程實踐中結(jié)構(gòu)物的裂縫原因，屬于由變形變化（溫度、濕度、地基變形）引起的約占80%以上，屬于荷載引起的約占20%左右。大體積混凝土結(jié)構(gòu)各類裂縫產(chǎn)生的主要影響因素有兩種:一是結(jié)構(gòu)型裂縫。由外荷載引起的。二是材料型裂縫，由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的。裂縫按其成因主要分為干縮裂縫、塑性收縮裂縫、沉陷裂縫、溫度裂縫4種類型。 </p><p>　　3大體積混凝土裂縫的成因分析及防止 </p><p&

9、gt;<b>　　3.1干縮裂縫 </b></p><p>　　干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度多在0.05-0.2mm之間，大體積混凝土中平面部位多見，較薄的梁板中多沿其短向分布。水泥漿中水分的蒸發(fā)會產(chǎn)生干縮，且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果：

10、混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對濕度越低，干縮裂縫越易產(chǎn)生。 </p><p>　　干縮裂縫通常會影響混凝土的抗?jié)B性，引起鋼筋的銹蝕影響混凝土的耐久性，在水壓力的作用下會產(chǎn)生水力劈裂影響混凝土的承載力等等。 </p><p>　　3.2塑性收縮裂縫 </p>&l

11、t;p>　　混凝土塑性收縮裂縫形成過程與混凝土的泌水有關(guān)。泌水是指混凝土澆筑搗實后尚未凝結(jié)硬化之前，從外表看在混凝土的澆筑面上出現(xiàn)一層清水或者從模板縫中滲出部分水的一種現(xiàn)象。這是因為水在混凝土拌合物各組分中密度最小。當(dāng)混凝土成型后的靜止過程中，部分密度較大的固體顆粒向下沉積，而水則只能向上浮動，一部分水泌出到混凝土的表面，稱為外泌水。另一部分被截留在鋼筋計粗骨料的下面形成水囊，水分蒸發(fā)后產(chǎn)生孔隙及界面裂縫，從而降低了鋼筋與混凝土之

12、間的粘結(jié)強(qiáng)度以及水泥與骨料之間的界面強(qiáng)度，致使混凝土的抗凍、抗?jié)B和抗腐蝕能力減弱，抗壓抗折強(qiáng)度降低，這部分水稱為內(nèi)泌水。只有當(dāng)水泥水化產(chǎn)生的膠結(jié)強(qiáng)度足以阻止固體顆粒相對運動或者各種固體顆粒經(jīng)過遷移已達(dá)到緊密堆積狀態(tài)時，沉積相對停止，泌水才告結(jié)束。泌水使混凝土的體積縮小，促成了混凝土塑性裂縫的產(chǎn)生。 </p><p>　　混凝土塑性收縮裂縫不僅會影響混凝土的構(gòu)件的外觀質(zhì)量，更重要的是會造成混凝土防水性能下降、鋼筋容

13、易銹蝕等不良后果，影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限，關(guān)于這一點應(yīng)在設(shè)計和施工過程中給予充分的重視。 </p><p><b>　　3.3沉陷裂縫 </b></p><p>　　沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不均、松軟，或回填土不實或侵水而造成不均勻沉降所致。或者因為模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動等導(dǎo)致。特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，

14、致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)。一般沿與地面垂直或呈30-45℃角方向發(fā)展。較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯位，裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。 </p><p><b>　　3.4溫度裂縫 </b></p><p>　　溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?；炷?/p>

15、澆筑后，在硬化過程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升。而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差。較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當(dāng)溫度變化較大，或者是混凝土受到寒潮的襲擊等，會導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降，

16、而產(chǎn)生收縮。表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，這種裂縫通常在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。 </p><p>　　溫度裂縫的走向通常無一定律。大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯；梁板類長度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯：冬季較寬夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是

17、通常中間粗兩端細(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。 </p><p><b>　　4裂縫的防治措施 </b></p><p>　　4.1精心設(shè)計合理的混凝土配合比 </p><p>　　在保證混凝土具有良好性能，應(yīng)盡可能地降低混凝土的單位用水量，水灰比可控制在0

18、.55以下，初凝時間延長到5h左右。嚴(yán)格控制骨料級配和含泥量，采用連續(xù)級配碎石，降低砂率（砂率控制在40%-45%）、低塌落度、低水灰比的混凝土，摻加高效減水劑和高性能引氣劑，必要時摻入一定量的粉煤灰增加和易性，以降低水泥用量，減少水化熱，減緩混凝土溫度的升高，從而可以降低混凝土所受的拉應(yīng)力，生產(chǎn)出高強(qiáng)、高韌性、中彈、低熱和高抗拉值的抗裂混凝土。 </p><p>　　4.2增配構(gòu)造筋提高抗裂性能 </p&

19、gt;<p>　　在大體積的混凝土結(jié)構(gòu)中要合理配筋，配筋應(yīng)采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應(yīng)在0.3-0.5%之間。避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁，提高混凝土的極限拉伸。在混凝土易裂縫部位埋設(shè)應(yīng)力應(yīng)變傳感片，直接測試?yán)瓚?yīng)力，調(diào)節(jié)保溫保濕養(yǎng)護(hù)條件，保證溫度梯度，確?；炷敛怀霈F(xiàn)裂縫。在基礎(chǔ)面筋上加設(shè)鐵絲網(wǎng)或小直徑鋼筋網(wǎng)，以提高混凝土表面抗裂性。 </p><p>　　4.3采用切

20、實可行的施工工藝 </p><p>　　根據(jù)泵送大體積混凝土的特點，采用“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序推進(jìn)，一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能較好地適應(yīng)泵送工藝，避免混凝土輸送管道經(jīng)常拆除、沖洗和接長，從而提高泵送效率，簡化混凝土的泌水處理，保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時間。根據(jù)混凝土泵送時自然形成一個坡度的實際情況，在每個澆筑帶的前后布置兩道振動器，第一道布置在混凝土出料口，主要

21、解決上部混凝土的振實；由于底層鋼筋間距較密，第二道布置在混凝土坡腳處，以確保下部混凝土密實。隨著澆筑的推進(jìn)，振動器也相應(yīng)跟上，以確保整個高度上混凝土的質(zhì)量。由于大體積泵送混凝土表面水泥漿較厚，胡澆筑結(jié)束后須在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍，打磨壓實，以閉合混凝土的收縮裂縫。施工時加強(qiáng)插筋位置的振搗、抹壓、養(yǎng)護(hù)。由于鋼筋是熱的良導(dǎo)體，易產(chǎn)生大的溫度梯度，這是裂縫產(chǎn)生的一個主要環(huán)節(jié)。同時加強(qiáng)初凝前的抹壓，以消除初期裂縫，并加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，提高混凝土抗

22、拉強(qiáng)度。 </p><p>　　4.4加強(qiáng)混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù) </p><p>　　混凝土澆筑后，應(yīng)盡快回填土---土是混凝土最好的養(yǎng)護(hù)材料之一。目前這是混凝土保溫保濕養(yǎng)護(hù)的最有效方法，對預(yù)防裂縫是非常有益的。如采用蓄水法保溫養(yǎng)護(hù)，在混凝土施工期間可通入冷卻循環(huán)水，以便加快承臺內(nèi)部熱量的散發(fā)。如采用散外蓄綜合養(yǎng)護(hù)措施，可有效降低混凝土的溫升值，且可大大縮短養(yǎng)護(hù)周期，對于超厚大體積混凝土施工