大体积砼裂缝控制与预防

2026/1/27 12:40:07

以致所形成的温度应力或温度变形超过混凝土当时的抗拉强度或极限拉伸值时,就会产生裂缝。

2、混凝土干缩引起的裂缝 混凝土在硬化过程中,由于干燥收缩会引起体积变化。当这种体积变化受到约束时,如两端固定梁,或是高配筋率的梁,或是浇筑在老混凝土上或坚硬岩基上的新混凝土,都可能产生这种裂缝。这种裂缝的宽度有时很大,甚至会贯穿整个构件。

3、混凝土塑性塌落引起的裂缝

在大厚度的件构中,混凝土浇筑后半小时到数小时即可发生这种裂缝。其原因是混凝土的塑性塌落受到模板或顶部钢筋的抑制,或是在过分凸凹不平的基础上进行浇筑,或是模板沉陷、移动或是斜面浇筑的混凝土向下流淌。 4、塑性收缩裂缝

这种裂缝发生在混凝土浇筑后数小时仍处于塑性状态的时刻。在炎热或大风天气,混凝土表面水分蒸发过快以及混凝土水化热高等,都容易产生这种裂缝。这类裂缝的宽度可大可小,小的细如发丝,大的可到数毫米,其长度可由数厘米到数米,深度很少超过5cm,但薄板则有可能被其穿透,分布的形状一般是不规的。

5、碱—骨料反应引起的裂缝 混凝土加水拌和后,水泥中的碱不断溶解,这种碱液与活性骨料中的活性氧化硅起化学反应,析出胶状的碱—硅胶,从周围介质中吸水膨胀,其体积可增大到三倍,而使混凝土胀裂,其特点是裂缝中有白色沉淀的胶体,呈杂乱的“地图”状。

6、环境温度变化引起的裂缝

任何物体都具有热胀冷缩的特性,在没有任何约束的情况下,随温度的变化,混凝土的体积可以自由胀缩;当存在约束时,体积的胀缩因受约束力的限制,便在混凝土内产生温度应力。由于混凝土抗拉强度较低,容易被温度引起的拉应力拉裂,从而产生温度应力。大体积的混凝土坝、闸墩,闸墙,突然遇到短期内大幅度的降温,如寒潮的袭击,产生较大的内外温差,引起较大的温度应力,而使混凝土开裂。混凝土烟囱、核反应堆容器、海下石油储罐等承受高温的结构,也会产生温差引起的裂缝。 7、荷载作用引起的裂缝

构件承受不同性质的荷载作用,会出现形状不同的裂缝。构件在均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩,当拉应力超过了混凝土的抗拉强度时,即出现垂直于构件纵轴的裂缝。当构件在荷载作用下产生较大的剪应力时,在与纵轴成45°夹角处主拉应力值最大,容易产生斜向裂缝,并向上下延伸。 8、结构基础不均匀沉陷引起的裂缝

当结构的基础出现沉陷不均匀时,结构构件受到强迫变形,而使结构构件开裂,随着不均匀沉陷的进一步发展,裂缝会进一步扩大。 9、钢筋腐蚀引起的裂缝

当钢筋混凝土构件处于不利环境如海洋等等时,由于混凝土保护层过薄,特别是混凝土的密实性不良,环境中的氯离子和溶于海水中的氧会使混凝土中的钢筋将生锈生成氧化铁。

氧化铁的体积比原来的金属大得多。铁锈体积膨胀,对周围混凝土挤压;使混凝土胀裂。这种裂缝通常称为“先锈后裂”,其定向沿钢筋方向,比较容易

识别。顺钢筋方向的裂缝发生后,更加速了钢筋锈蚀过程,最后导致保护层成片剥落,这种顺筋裂缝对耐久性的影响较大。

在以上造成混凝土裂缝的原因中,主要以温度裂缝和干缩裂缝为主。下面就这两种主要混凝土裂缝成因,探讨混凝土裂缝的预防措施。

第三章 大体积混凝土的防裂措施

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,影响建筑物的使用功能。因此,作为工程技术人员,我们应本着“预防在先,防治结合”的方针,严 格按规程、规范要求施工,严把质量关,在施工中针对上述原因,采取各种有效的措施来预防裂缝的出现和发展,并在裂缝出现后采取合理的补救措施,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。大体积混凝土的防裂措施是多种多样的,这里主要从原材料和施工工艺方法两方面来讨论。

一 、原材料

1、使用水化热低的水泥

由于温差主要是由水化热产生的,因而为降低水化升温、减小体积形变,大体积混凝土一般不宜使用水化热高的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,应使用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外,由于水泥的细度会影响水化热的放热速率,在不影响水泥活性的情况下,要尽量使水泥的细度适当减小。本工程使用低热矿渣水泥,有效地减少了因水化热产生的热量,降低了温度。 2、掺加粉煤灰

粉煤灰的水化热远低于水泥,7天约为水泥的1/3,28天约为水泥的1/2,掺加粉煤灰既可以减少水泥用量,又可以有效地降低水化热。同时优质粉煤灰需水量小,有减水作用,可以降低混凝土的单位用水量,在水灰比固定的情况下减少水泥用量,还可以减少混凝土自生体积收缩,有利于防裂。由于粉煤灰的比重较水泥小,混凝土振捣时比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面,使上部混凝土中的掺合料较多,强度较低,表面容易产生塑性收缩裂缝。因此,粉煤灰的掺量不宜过多,通过配合比试验,一般掺加20%的粉煤灰。 3、采用线胀系数小的骨料

混凝土由水泥浆和骨料组成,其线胀系数为水泥浆和骨料线胀系数的加权平均值。由于水泥浆的线胀系数和权值一定,因而减小混凝土的线胀系数就必须采用线胀系数小的骨料。骨料的线胀系数因母岩种类而异,不同岩石的线胀系数如表1。

表1表明,不同岩石的线胀系数差异很大。大体积混凝土中的骨料占大部分体积,采用线胀系数小的骨料对降低混凝土的线胀系数,降低温度形变的作用是十分显著的。结合当地实际情况,工程采用线胀系数相对较低的花岗岩作为混凝

土拌和的骨料。此外,在骨料的选择上需选用10.40mm连续级配碎石(其10.30mm级配含量65%左右),细度模数2.80~3.00的中砂。砂、石含泥量控制在1%以内,并不得混有有机质等杂物,杜绝使用海砂。

二、采用合理的施工方法

这里主要从浇注前、浇注中和浇注后等方面来讨论。 1、浇注前

有关研究资料表明:石子、水、砂、水泥每升高1℃,则使混凝土出机温度分别升高0.342℃、0.313℃、0.258℃、0.088℃。由施工配合比分析,石子的比热较小,但每方混凝土石子所占重量46 %,而水的重量虽在每方混凝土中只占6.5%,但比热较大,因此对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度。降低出机温度的最有效的办法是降低石子温度和水的温度。在拌和过程中,可通过加冰拌和和冷却骨料,达到降低混凝土温度的目的。实践证明,加冰拌和可降低3℃~4℃;冷却骨料可降低10℃以上。在运输方法方面,大体积混凝土不宜采用泵送,泵送限制了骨料的最大粒径,且要求流动度大,因而增大水泥浆用量,水化温升高,不利于防裂。大体积混凝土应采用吊罐吊运或其他运输方法。 2、浇注中

浇注过程中要进行振捣方可密实,振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜,间距要均匀,以振捣力度波及范围重叠二分之一为宜,浇注完毕后,表面要压实、抹平,以防止表面裂缝。浇注混凝土要求分层浇注,分层流水振捣,同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密,避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪能力。此外,应尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注,若由于工程需要在夏季施工,则尽量避开正午高温时段,浇注尽量安排在夜间进行。 3、浇注后

在大体积混凝土施工时,因混凝土浇注块较厚时,在混凝土结构内预埋三层水管作为冷却管(冷却管布置如图1所示),浇注结束后,通低温水进行冷却,降低结构内温度,减少内外温差,达到防裂目的。混凝土浇注后,水泥水化使混凝土温度升高,表面易散热温度较低,内部不易散热温度高,为减小内胀外缩,结构内部通冷水处理,把处理完的温水来用作表面养护,表面可做绝热处理。表面绝热目的,不是限制温度上升,而是调节表面温度下降的速率,使混凝土由于


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