大体积混凝土结构裂缝机理及防治措施.pdf

2 0 1 1年 第 3期 ( 总 1 7 8期 ) 安徽建筑 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 _ 大体积混凝土结构裂缝 理 渔措 Cr ocks i n M oss Goncr et e M echani sm and Pr event i on M easures 金锡 兰 ( 宣 城市 政 工 程 管 理 局， 安 徽 宣 城 2 4 2 0 0 0 ) 摘 要 ： 大体积混凝土结构的裂缝影响结构的安全及外观。 研究其成因并采取有效的防治措施 ， 对预防大体积结构裂缝的产生、 控制其发展是非常 重要的。 关键词 ： 大体积混凝土； 裂缝； 防治措施 中图分类号： T U 7 5 5 7 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 7 - 7 3 5 9 ( 2 0 1 1 ) 0 3 0 0 7 6 0 2 1 概述 大体积混凝土施工在现代建筑中时常涉及到， 如高层建筑 基础、 大型设备基础、 混凝土坝等。它们主要的特点就是体积 大 ， 混凝土浇筑量在 1 0 0 m 以上 ， 长 、 宽、 高任意一边均大于 l m。 大体积混凝土水泥水化热释放集中， 内部温升较快。在混 凝土内外温差较大时，温度应力大于混凝土的抗拉强度时， 会 使混凝土产生温度裂缝。除温度应力外， 其他因素也会导致大 体积混凝土出现裂缝 ， 如地基的不均匀沉降、 荷载分布不均等。 混凝土结构裂缝的出现会影响结构安全和正常使用， 所以 必须从根本上分析它， 提出有效的防治措施， 以保证施工的质 量 。 2 大体积混凝土施工原理 2 1 大体积混凝土结构裂缝机理 影响工程裂缝的因素很多，并且它们之间是相互作用着 的。从对裂缝的调查分析， 可看出其出现存在如下一些规律： 收缩及温差越大， 越容易开裂 ； 裂得越宽， 裂缝越密 ， 随 时间从中间向两边延伸； 结构形式常采用现浇钢筋混凝土超静定结构， 收缩和温 差变化的速度越快 ， 开裂就越宽、 越密； 结构材料越薄( 温度梯度越大， 承受均匀温度收缩的层 厚越小) ， 越容易开裂 ； 开裂后的薄层会出现翘曲， 即分层剥落现象 ； 基层或底层( 即结构物的地基) 对结构的约束作用越大， 越容易开裂； 一般条件下， 结构物的几何尺寸越大， 越容易开裂。 2 2大体 积混凝土裂缝的主要类型 2 2 1 干缩裂缝 干缩裂缝多出现在混凝土浇筑完毕后的 7 d左右。混凝土 表面干缩变形受到混凝土内部约束， 产生较大拉应力而产生裂 缝。相对湿度越低， 水泥浆体干缩越大， 干缩裂缝越易产生。且 这种收缩是不可逆的。 2 2 2沉陷裂缝 由于结构地基土质不匀 、 松软， 或 回填土不实或浸水而造 成不均匀沉降所致。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝， 其走向 收稿 日期 ： 2 0 1 卜 0 3 1 5 作者简介： 金锡兰( 1 9 7 3 一 ) ， 安徽宣城人， 工程师， 从事市政工程管理工 作 。 与沉陷情况有关。一般沿与地面垂直或呈 3 0 。 4 5 。角方向发 展。 较大的沉陷裂缝， 往往有一定的错位， 裂缝宽度往往与沉降 量成正比关系。 2 2 3温度裂缝 在硬化过程中， 水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土 的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发， 导 致内部温度急剧上升。而混凝土表面散热较快， 这样就形成内 外的较大温差。 较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不 同， 使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的 抗拉强度极限时， 混凝土表面就会产生裂缝 ， 这种裂缝多发生 在混凝土施工中后期。 3 大体积混凝土施工方法的选择 预防大体积混凝土裂缝应从下述两个方面入手：一方面， 提高混凝土的抗拉强度； 另一方面， 控制各种温度应力和混凝 土的干缩变形， 使其尽可能小于混凝土的允许抗拉强度。 3 1 提高混凝土抗裂能力 3 1 1 掺膨胀剂 在混凝土中掺膨胀剂 ，混凝土在硬化过程中产生体积膨 胀， 这部分膨胀可以部分或全部补偿硬化过程中冷缩和干缩。 3 1 2掺增强材料 在混凝土中掺人增强材料，可以提高混凝土的抗拉强度。 如在混凝土中掺入有机纤维、 无机纤维、 金属纤维， 可明显提高 混凝土的抗拉强度。 3 1 3 配温度筋 合理配筋可以提高混凝土的抗拉强度， 而且当钢筋的直径 较细、 间距较密时， 对提高混凝土的抗裂能力效果较好。 如分布 钢筋( 6 8 ) 的间距在 1 0 0 ram以下时， 混凝土的裂缝宽度可限制 在 0 0 5 ram以下。对大体积的基础工程， 中间配筋少， 增加一些 温度筋 ， 可提高抗裂性。 3 1 4提高混凝土的强度 混凝土的强度等级提高， 其抗拉强度也相应提高， 增强了 抗裂度 ， 可以通过优选水泥及配合比， 减少水灰比， 采用合理的 施工工艺 ， 提高混凝土的强度。 3 2控制温度应力 3 2 1 降低混凝土的绝热温升 减少水泥用量。 使用低热水泥。 降低浇筑温度。 降低当量温度。 雪 安徽建筑 2 0 1 1 年第 3 期( 总 1 7 8期) 强制降温。 3 2 | 2 减少约束 减小外部约束。 大体积混凝土一般是厚实体大的整浇结 构物， 地基对其约束十分明显 ， 这是引起约束收缩 ， 产生裂缝的 一 个主要因素。 减小内部约束。内部约束主要是内外温差过大造成的， 解决的方法是加强保温养护， 控制内外温差 、 降温速率 ， 保证湿 度。 3 3混凝土材料保障措施 对于混凝土材料 ， 应从防止裂缝发展， 控制温度升高， 减少 温度应力方面采取技术措施。 水泥： 应选用水化热较低的水泥并尽量降低单位水泥用 量。 粗细骨料 ： 大体积混凝土工程施工时， 骨料的最大尺寸 与结构物的配筋、 混凝土浇筑工艺等因素有关。增大粗骨料的 粒径 ， 可以减少用水量， 混凝土的收缩和泌水随之减少。 掺和料及外加剂：科学合理选用添加掺和料及外加剂， 能明显改善混凝土的工作性能， 减少拌和用水， 节约水泥用量。 掺加大石块： 在大体积混凝土中掺加无裂缝、 冲洗干净、 规格为 5 0 mm 一 2 5 0 mm的坚固大石块 ， 减少水泥用量。 4 工程案例应用分析 4 1工程概 况 荆山湖行洪区位于安徽省怀远县， 进洪闸位于行洪区上口 门附近， 采用开敞式水闸形式， 水闸设计流量为 3 5 0 0 m3 s 。大体 积混凝土施工主要包括闸底板、 闸墩、 消力池底板施工。 4 2混凝土裂缝( 关键点) 控制措施 4 2 1 降低混凝土的水化热温升 选用水化热低的水泥。 在混凝土配料中掺入高效减水剂， 在保持混凝土稠度的 前提下， 降低水泥用量和水灰比， 从而降低混凝土水化热温升。 粗骨料采用连续级配 ， 细骨料采用中砂 ， 通过试验 ， 确定 最佳砂率。 混凝土坍落度控制在规范较小值范围内。 现场做混凝土配比试验 ， 在保证混凝土强度、 耐久性和 和易性的前提下， 采用水泥用量较小的混凝土试配单。 各种运输混凝土工具， 均采取遮 阳( 冬季为保温) 措施 ， 缩短混凝土暴露时间。 施工中仓面泌水必须及时排出， 在保证不产生冷缝前提 下， 尽量延长仓面浇筑时间。 4 2 2控制混凝土温度 为减少混凝土结构内外温差对混凝土结构的不利影响， 冬 季混凝土浇筑后要及时采取保温措施 ，减少混凝土内外温差。 夏季， 混凝土浇筑终凝后， 加强养护， 减少混凝土内外温差。 4 2 3 改善施工工艺和约束条件等技术措施 后一次混凝土浇筑前 ， 对先期浇筑的混凝土面洒水进行养 护， 确保混凝土结合面处于湿润状态， 且浇筑前涂一层水泥浆， 可以有效地改善施工缝处新老混凝土的结合， 避免集中应力缝 的产生。 4 2 4排除泌水 4 2 5加强养护工作 保温作用： 其一是减小混凝土表面的温度梯度 ， 防止产生 表面裂缝； 其二是延长散热时间， 充分发挥混凝土强度的潜力 和材料松弛特性， 使平均总温差产生的拉应力小于混凝土抗拉 强度， 防止产生贯穿性裂缝。 保湿作用： 其一是适宜的潮湿条件可防止新混凝土凝固硬 化阶段表面的脱水而产生干缩裂缝； 其二使水泥的水化作用顺 利进行， 提高混凝土早期极限拉伸和抗拉强度。 4 2 6水化热测定 为进一步掌握闸底板及闸墩混凝土水化热温升的大小， 不 同深度温度场的变化及施工阶段早、中期温差的发生规律， 更 好地控制混凝土裂缝的产生 ，施工现场成立专门测温小组， 在 混凝土不同部位及深度埋设测温点， 以测定混凝土浇筑过程以 及浇筑后温度变化 ， 以便对异常情况及时采取防范措施。 4 2 7正确确定拆模时间 国内外很多工程的实践证明， 早期因水泥水化热使混凝土 内部温度很高， 如过早拆模 ， 混凝土表面温度较低， 形成很陡的 温度梯度， 产生很大拉应力。当内外温差超过 3 0 C时， 混凝土 就易形成裂缝。通过测温设备测定混凝土内外温差， 正确确定 拆模时间， 控制混凝土内外温差在 2 8 C以内。当拆模后混凝土 的表面温度与环境温度差大于 1 5 C 时，对混凝土及时采用保 温材料加以覆盖养护。 5 结束语 大体积混凝土裂缝的存在是混凝土施工中不可避免的普 遍现象， 泵送混凝土施工同样如此。裂缝的出现不仅会降低建 筑物的抗渗能力 ， 影响建筑物的使用功能， 而且会引起钢筋的 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。 因此， 我们应充分认识裂缝的出现对建筑物的危害性， 做到 精心设计 、 精心施工、 精心管理， 采取切实有效的措施和合理的 方法进行控制和预防。 参考文献 1 李东升， 等 混凝土冬季施工【 M 】 北京： 中国水利水电出版社， 2 0 0 1 2 赵志缙， 应惠清 建筑施工 M 】 上海： 同济大学出版社， 2 0 0 4 3 周克己， 鲁志勇水利工程施S E M 北京： 中央广播电视大学出版 社 2 0 0 2 4 S D J 2 0 7 8 2 ， 水工混凝土施工规范 s 】 北京： 中国水利电力出版社， 】 9 8 2 j jk， 夸 j t j - jl e r j I k- ， 9 ， jk j jkr ： I r 夸kr jkr 业 9 kr 夸 业夸 e 妇 ： j 一 业 夸 业业 j 9 0 e夸 j 夸 夸 夸 ， j j ( 上接 第 2 0 1页) 行政 ， 还需要接受严格的司法审查， 从而避免违法征收和搬迁， 将起到积极有效的作用。另一方面， 对被征收人给予有效的权 利救济渠道 ， 即当被征收人认为 自己的权利被侵害时， 可以通 过司法程序得到救济， 对违法征收决定、 不合理补偿决定等， 均 可以通过诉讼程序予以纠正。 房屋征收必须在社会稳定的大局下得以进行， 如果不顾社 会稳定， 房屋征收工作开展的再好， 也是有百害而无一利。 征 收条例 将社会稳定和被征收人的利益放在第一位， 是一个制 度的创新， 是依法征收的保证。 I - 一 = - 一 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 _