大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施-建筑設(shè)計(jì)論文發(fā)表

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大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施
肖俊1 張鐿釤2
【摘要】混凝土裂縫在建筑工程項(xiàng)目中很常見(jiàn)，尤其是一些大體積混凝土的澆筑過(guò)程中，由于各種原因很容易產(chǎn)生裂縫，從而給工程質(zhì)量造成了一定的影響。本文對(duì)近年來(lái)所從事大體積混凝土施工裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析并提出了預(yù)防措施。
【關(guān)鍵詞】大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因預(yù)防措施

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多，有變形引起的裂縫：如溫度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫；有外載作用引起的裂縫；有養(yǎng)護(hù)環(huán)境不當(dāng)和化學(xué)作用引起的裂縫等等。而大體積混凝土在施工過(guò)程中產(chǎn)生裂縫的原因大概有以下幾個(gè)方面：
1.水泥水化熱。水泥水化過(guò)程中放出大量的熱，當(dāng)水泥用量在345～560kg/m3，每立方米混凝土將釋放出17500～27500kJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升達(dá)70℃左右甚至更高。這種現(xiàn)象主要集中在澆筑后的2-4天左右，從而使混凝土內(nèi)部溫度升高。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（實(shí)踐證明當(dāng)混凝土本身溫差達(dá)到25℃～26℃時(shí)，混凝土內(nèi)便會(huì)產(chǎn)生大致在10MPa左右的拉應(yīng)力）。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。
2.混凝土的收縮。混凝土在空氣中硬結(jié)時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱(chēng)為混凝土收縮，且這種收縮是不可逆的�；炷羶�(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過(guò)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。
　　3.外界氣溫、濕度變化。大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間，外界氣溫的變化對(duì)裂縫的產(chǎn)生有著很大的影響。混凝土內(nèi)部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結(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(huì)愈高；如果外界溫度降低則又會(huì)增加大體積混凝土的內(nèi)外溫度梯度。
根據(jù)大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，實(shí)際的工作中我們可以采取的有效預(yù)防措施主要有以下幾個(gè)方面：
1.設(shè)計(jì)階段可以采取的措施
　　（1）優(yōu)化設(shè)計(jì)混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的前提下，盡可能降低混凝土的單位用水量。同時(shí)可以采取高粉煤灰摻量、低砂率、低坍落度、低水膠比的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，生產(chǎn)出“高強(qiáng)、高韌、中彈、低熱和高抗拉值”的抗裂混凝土。摻減水劑（水泥用量的0.25%），可延遲水化熱釋放速度，熱峰也有所降低，可以緩凝，在大體積混凝土中可以避免冷接縫，提高工作性及流動(dòng)性，對(duì)收縮及抗拉強(qiáng)度幾乎沒(méi)有影響。摻粉煤灰能改善混凝土的粘塑性，還可降低水化熱約15%（摻水泥用量的15%）。
　�。�2）應(yīng)采用小直徑、小間距的配筋方式配置構(gòu)造筋，全截面的配筋率應(yīng)為0.3%～0.5%。
　�。�3）在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施，以避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生集中應(yīng)力。
　　（4）在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限抗拉強(qiáng)度。
　　2.施工階段可以采取的措施
（1）施工材料控制：
1）選用水化熱低的水泥品種。水泥應(yīng)盡量選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥，優(yōu)先采用硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸盆水泥、粉煤灰硅酸盆水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。在條件許可的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用收縮性小的或具有微膨脹性的水泥。因?yàn)檫@種水泥在水化膨脹期（1～5d）可產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，而在水化后期預(yù)壓應(yīng)力可部分抵消溫度徐變應(yīng)力，減少混凝土內(nèi)的拉應(yīng)力，提高混凝土的抗裂能力。適當(dāng)摻加粉煤灰�；炷林袚接梅勖夯液�，可提高混凝土的抗?jié)B性、耐久性，減少收縮，降低膠凝材料體系的水化熱，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，抑制堿骨料反應(yīng)，減少新拌混凝土的泌水等。
　　 2）選擇級(jí)配良好的骨料。骨料在大體積混凝土中所占比例一般為混凝土絕對(duì)體積的80%～83%，因此大體積混凝土的骨料控制粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配，細(xì)骨料宜采用中砂。粗骨料應(yīng)選取粒徑大、強(qiáng)度高、級(jí)配好的骨料，以獲得較小的空隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，減小混凝土裂縫的開(kāi)展。另外還可以考慮在大體積混凝土中摻加堅(jiān)實(shí)無(wú)裂縫、沖洗干凈、規(guī)格為150～300mm的大塊石。摻加大塊石不僅減少了混凝土總用量，降低了水化熱，而且石塊本身也吸收了熱量，使水化熱能進(jìn)一步降低，對(duì)控制裂縫有一定好處。
（2）施工方法的控制：
1）改善約束條件，削減溫度應(yīng)力。在大體積混凝土基礎(chǔ)與墊層之間可設(shè)置滑動(dòng)層，如技術(shù)條件許可，施工時(shí)宜采用刷熱瀝青作為滑動(dòng)層，以消除嵌固作用，釋放約束應(yīng)力。
2）大體積混凝土施工時(shí)內(nèi)部應(yīng)適當(dāng)預(yù)留一些孔道，在內(nèi)部通循環(huán)冷水或冷氣冷卻，降溫速度不應(yīng)超過(guò)0.5℃～1.0℃/h.對(duì)大型設(shè)備基礎(chǔ)可采用分塊分層澆筑（每層間隔時(shí)間5～7d），分塊厚度為1.0～1.5m，以利于水化熱散發(fā)和減少約束作用。
3）當(dāng)混凝土澆筑在巖石地基或厚大的混凝土墊層上時(shí)，在巖石地基或混凝土墊層上鋪設(shè)防滑隔離層（澆二度瀝青膠、撒鋪5mm厚砂子或鋪二氈三油），將底板高低起伏和截面突變處做成漸變化形式，以消除或減少約束作用。
4）加強(qiáng)對(duì)混凝土的振搗，提高密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度。澆筑完畢后，要及時(shí)排除表面積水，并進(jìn)行一次抹面作業(yè)，防止早期收縮裂縫的出現(xiàn)。
5）混凝土澆筑后，在混凝土表面用土工布進(jìn)行覆蓋保溫，并灑水養(yǎng)生，使混凝土緩慢降溫、緩慢干燥，減少混凝土內(nèi)外溫差。
結(jié)論
　　混凝土裂縫在建筑工程項(xiàng)目中很常見(jiàn)，尤其是一些大體積混凝土的澆筑過(guò)程中，由于各種原因很容易產(chǎn)生裂縫，它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，降低材料的耐久性，從而給工程質(zhì)量造成了一定的影響。因此我們有必要對(duì)大體積混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究，并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來(lái)預(yù)防大體積混凝土裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定地工作。