探討建筑大體積混凝土裂縫預(yù)防及控制措施

1、<p>　　探討建筑大體積混凝土裂縫預(yù)防及控制措施</p><p>　　摘要: 伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)建設(shè)了越來(lái)越多的高層或者超高層建筑。而這些建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)一般均是采用大體積混凝土澆筑而成，這就使得以往只存在于港工結(jié)構(gòu)或者水利工程中的大體積混凝土溫度裂縫問(wèn)題，越來(lái)越多的出現(xiàn)于建筑工程之中。由于建筑工程具有自身的特點(diǎn)，因此盡管在施工中采取了多種措施，但裂縫仍然時(shí)有出現(xiàn)。裂縫的產(chǎn)生輕則會(huì)影響結(jié)構(gòu)的整

2、體性和耐久性，重則影響結(jié)構(gòu)的安全和使用壽命。因此，采取合理措施，避免大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工裂縫的產(chǎn)生日益受建筑工程界的重視。 </p><p>　　關(guān)鍵詞: 大體積混凝土; 基礎(chǔ); 裂縫; 監(jiān)測(cè) </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　1 基礎(chǔ)大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生機(jī)理 </p><p>　　研究表

3、明，混凝土內(nèi)部都是存在微觀(guān)裂縫的?；炷潦怯晒橇?、水泥石、氣體和水封等組成的非均質(zhì)材料，骨料與水泥石的熱膨脹系數(shù)相差較大，當(dāng)混凝土內(nèi)部溫差較大時(shí)，骨料和水泥石界面處就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)結(jié)構(gòu)物在實(shí)際使用中的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗由于外荷載作用而產(chǎn)生的應(yīng)力時(shí)，就可能出現(xiàn)裂縫。大體積混凝土結(jié)構(gòu)，由于其截面尺寸相對(duì)于一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件大很多，其在水泥發(fā)生水化反應(yīng)過(guò)程中，會(huì)釋放大量水化熱，由于水化熱的傳導(dǎo)、散失等條件的差異，進(jìn)而造成結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場(chǎng)的顯著變化

4、，產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力。另外，由于混凝土收縮的作用，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力，這些因素，造成大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)機(jī)率和裂縫危害要顯著大于一般混凝土結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　根據(jù)以上分析，當(dāng)基礎(chǔ)混凝土在t 齡期時(shí)的抗拉強(qiáng)度R( t) 大于混凝土內(nèi)部溫度從最高值T降至環(huán)境溫度T( t) 時(shí)所產(chǎn)生的收縮由于受到外界約束而引起的應(yīng)力σ( t)時(shí)，則可以阻止混凝土的開(kāi)裂?？捎孟率奖硎尽?</p><p&

5、gt;　　R( t) > σ( t)( 1) </p><p>　　σ( t)= σ( t) +σ( t) + σ ( t) + σ ( t) - σ( t) ( 2) </p><p>　　式中σ( t)—由中心溫度與表面溫度之差△T( t) 產(chǎn)生的相對(duì)變形受內(nèi)約束引起的應(yīng)力; </p><p>　　σ( t)—總溫降收縮受約束產(chǎn)生應(yīng)力; </p>

6、;<p>　　σ ( t)—收縮變形受約束產(chǎn)生的應(yīng)力; </p><p>　　σ ( t)—其它次要因素產(chǎn)生的應(yīng)力; </p><p>　　σ( t)—是徐變釋放的應(yīng)力。 </p><p>　　2 影響大體積混凝土基礎(chǔ)溫度裂縫的主要因素 </p><p>　　水泥水化過(guò)程造成內(nèi)部溫度場(chǎng)產(chǎn)生不均勻分布是大體積混凝土基礎(chǔ)溫度裂縫的主

7、要影響因素。與其相關(guān)的各種因素主要有澆筑溫度、水泥品種、水泥用量、環(huán)境溫度、混凝土材料性能、收縮徐變性能等。主要影響因素為: </p><p>　　( 1) 澆筑溫度對(duì)裂縫的影響?；炷恋臐仓囟仁腔炷廉a(chǎn)生水化熱溫升的基礎(chǔ)。混凝土的澆筑溫度越高，其產(chǎn)生的水化熱峰值也越高。 </p><p>　　( 2) 水泥品種與用量對(duì)裂縫的影響。水泥品種的和單位體積混凝土水泥用量的差異，產(chǎn)生的最終水化

8、熱是不同的。這兩個(gè)因素對(duì)混凝土絕熱溫升熱峰值有顯著影響，應(yīng)盡量采取適當(dāng)?shù)乃嗥贩N與合理用量。 </p><p>　　( 3) 環(huán)境溫度對(duì)裂縫的影響。冬期施工，環(huán)境溫度較低時(shí)，會(huì)造成混凝土內(nèi)外溫差較大。進(jìn)而引起的混凝土內(nèi)外溫度梯度的顯著變化。 </p><p>　　( 4) 混凝土導(dǎo)熱性能對(duì)裂縫的影響。導(dǎo)熱系數(shù)高的混凝土，熱量傳遞效率高，能夠顯著降低混凝土內(nèi)外的溫差，從而降低由此引起的應(yīng)力。

9、除此以外，還可以采取施工過(guò)程中加強(qiáng)散熱措施。 </p><p>　　( 5) 混凝土收縮變形對(duì)裂縫的影響?；炷量障吨写嬖诙嘤嗨值恼舭l(fā)，會(huì)引起混凝土體積的收縮( 干縮) ，如果收縮受到約束，即會(huì)引起開(kāi)裂，并隨齡期的增長(zhǎng)而發(fā)展。 </p><p>　　3 高層建筑大體積混凝土基礎(chǔ)裂縫的控制措施 </p><p>　　3. 1 混凝土材料控制 </p>

10、<p>　　( 1) 應(yīng)用低水化熱的水泥。在常見(jiàn)的水機(jī)組成礦物成分中，鋁酸三鈣( C3A) 和硅酸三鈣( C3S) 水化熱較高; 而一般混合材料的水化熱較低。大體積混凝土一般應(yīng)使用中熱的硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥，而不宜使用水化熱高的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，更不宜使用早強(qiáng)型水泥。 </p><p>　　( 2) 降低水泥用量。除采用低水化熱的水泥外，要減少溫度變形，還應(yīng)在保證強(qiáng)度的前提下盡量地降低水泥

11、用量。 </p><p>　　( 3) 合理調(diào)整骨料粒徑。骨料最大粒徑越大，骨料的空隙率就越小，進(jìn)而混凝土的水泥漿及水泥用量就越小。因此，在設(shè)計(jì)配合比時(shí)，應(yīng)通過(guò)精心設(shè)計(jì)、調(diào)整混凝土的骨料粒徑和級(jí)配。 </p><p>　　3. 2 “三摻技術(shù)”在大體積混凝土中的應(yīng)用 </p><p>　　單純?cè)诨炷僚浜媳壬贤ㄟ^(guò)減少水泥用量，降低水灰比等措施，往往與混凝土的強(qiáng)度要求

12、產(chǎn)生矛盾。另外，預(yù)拌和泵送混凝土等新工藝的采用，要求混凝土具有良好的粘聚性，可塑性和流動(dòng)性; 以及較小的坍落度損失。這些要求都可能與降低水化熱的措施產(chǎn)生矛盾。因此在大體積混凝土施工中按一定比例摻加各種摻合料和減水劑、膨脹劑是一種降低水化熱，改善混凝土性能的有效措施。 </p><p>　　( 1) 粉煤灰的應(yīng)用。粉煤灰能夠增加混凝土的密實(shí)度、改善其工作性能，提高強(qiáng)度和耐久性。粉煤灰對(duì)混凝土中部分水泥的替代作用，可

13、以顯著降低水化熱，減少混凝土開(kāi)裂的可能性。 </p><p>　　( 2) 減水劑的應(yīng)用。減水劑能夠在不影響混凝土和易性( 或砂漿、凈漿流動(dòng)性) 的條件下，減少混凝土用水量，保證混凝土流動(dòng)性，提高混凝土強(qiáng)度。因此，也是一種減少水化熱的方法。 </p><p>　　( 3) 膨脹劑的應(yīng)用。膨脹劑的摻入可使混凝土產(chǎn)生膨做功，對(duì)相鄰鋼筋及混凝土產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，從而部分或全部抵消限制收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)

14、力，并推遲了收縮的產(chǎn)生過(guò)程，防止和減少收縮裂縫的出現(xiàn)。 </p><p>　　3. 3 施工措施 </p><p>　　( 1) 混凝土澆注溫度的控制。降低澆注溫度一方面能降低混凝土中的最高溫升; 另一方面也能影響到新老混凝土間的溫差。夏季骨料應(yīng)避免日照，采用對(duì)水泥、骨料、拌合水預(yù)冷或者加冰水等方法來(lái)為原材料降溫。 </p><p>　　( 2) 混凝土硬化過(guò)程溫度

15、的控制。根據(jù)不同條件，可分別采取保溫法和降溫法，對(duì)硬化過(guò)程中的混凝土進(jìn)行溫度控制。保溫法是指通過(guò)在混凝土表面覆蓋保溫材料或?yàn)厮B(yǎng)護(hù)，從而降低混凝土內(nèi)外的溫差的措施，一般應(yīng)在環(huán)境溫度較低時(shí)采用。降溫法包括外部灑水降溫和內(nèi)部循環(huán)水降溫兩類(lèi)。是降低混凝土內(nèi)最高溫升和平均溫度，減小溫差引起的溫度應(yīng)力的有效措施，一般應(yīng)在環(huán)境溫度較高，內(nèi)部溫升大的情況下采用。 </p><p>　　( 3) 合理布置澆注方案。對(duì)于尺寸相對(duì)

16、較小的構(gòu)件，可以通過(guò)采取分層連續(xù)澆注的方法，從短邊開(kāi)始沿長(zhǎng)邊方向進(jìn)行，以平衡減少水化熱和減小約束度之間的矛盾。對(duì)于面積較大而厚度不大的構(gòu)件，宜采用斜面澆注方法分層分段踏步式推進(jìn)。對(duì)于長(zhǎng)度很大的混凝土構(gòu)件，可以采用斜面分層澆注法。 </p><p>　　3. 4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施 </p><p>　　以上措施，基本屬于通過(guò)控制溫度應(yīng)力的產(chǎn)生和消散的措施。我們知道，溫度應(yīng)力是由于變形發(fā)展得不

17、到滿(mǎn)足而引起的，如果能夠通過(guò)合理的方法釋放溫度應(yīng)力，必然就不會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。這些措施可以通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到滿(mǎn)足。 </p><p>　　( 1) 地基處理。通過(guò)在地基和基礎(chǔ)底板之間涂刷瀝青并鋪設(shè)油氈或采用砂墊層形成緩沖層，可以減少地基對(duì)底板所造成的外部約束，防止由此引起的自基礎(chǔ)底部向上延伸裂縫的產(chǎn)生。 </p><p>　　( 2) 合理配置鋼筋。通過(guò)適當(dāng)配筋，盡可能滿(mǎn)足細(xì)、密的要求，

18、可以約束混凝土塑性變形，分擔(dān)內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)而推遲裂縫的出現(xiàn)，相當(dāng)于提高了混凝土的極限抗拉能力。 </p><p>　　3. 5 溫度監(jiān)測(cè)措施 </p><p>　　在大體積混凝土基礎(chǔ)施工過(guò)程中，應(yīng)對(duì)混凝土溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)規(guī)模可根據(jù)工程重要性與施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。溫度檢測(cè)技術(shù)主要涉及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置、監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔的設(shè)置、檢測(cè)元件的安裝與防護(hù)以及監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析與報(bào)警等幾方面。實(shí)踐表明，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)

19、測(cè)，是大體積混凝土基礎(chǔ)施工過(guò)程中進(jìn)行溫控、防裂的重要技術(shù)措施，也都取得了良好的效果。 </p><p><b>　　4 結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　高層建筑大體積混凝土基礎(chǔ)產(chǎn)生溫度裂縫，是溫度變化引起的應(yīng)力和應(yīng)變與混凝土本身的強(qiáng)度和抵抗變形能力相抗衡的結(jié)果?；炷羶?nèi)由于溫度變化產(chǎn)生的變形受到混凝土內(nèi)外的約束后形成的應(yīng)力，超過(guò)混凝土的極限強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)了裂縫。

20、實(shí)踐證明，通過(guò)對(duì)施工中采取綜合的防控措施，可以有效的控制溫度裂縫的產(chǎn)生。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn): </b></p><p>　　［1］ 楊秋玲，馬可栓． 大體積混凝土水化熱溫度場(chǎng)三維有限元分析［J］． 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2004. </p><p>　?。?］ 高云莉，何煦． 混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］． 吉林建筑工程學(xué)院