建筑施工中大体积混凝土温度裂缝成因及控制措施

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1、建筑施工中大体积混凝土温度裂缝成因及控制措施【摘要】随着经济建设的迅猛发展，国内外出现大量的高层建筑、高耸结构物和大型设备基础，因此大体积混凝土也被广泛应用。然而，大体积混凝土结构的温度裂缝日益成为建筑工程技术人员面临的技术难题。本文通过分析大体积混凝土温度裂缝的形成机理，寻求出其产生的原因，并理论结合实践提出控制大体积混凝土温度裂缝的几种有效地措施。【关键词】大体积混凝土；温度裂缝控制措施目前对“大体积混凝土”尚无统一的定义，美国混凝土学会有过规定，日本建筑学会标准都给过定义，但都比较具体，不是很严谨。比较认同的定义为：现场浇筑混凝土结构的几何尺寸较大，其必须采取技术措施解决水泥水化热及随之

2、引起的体积变形问题，以最大的限度减少开裂，这类结构称之为大体积混凝土。大体积混凝土的特点除体积较大外，更主要是出于混凝土的水泥水化热不易散发，在外界环境或混凝土内力的约束下，极易产生收缩裂缝。1.大体积混凝土温度裂缝产生的机理及原因7混凝土随着温度的变化而发生热胀冷缩，称为温度变形。在混凝土结构中引起的裂缝有表面裂缝和贯穿裂两种。这两种裂缝在不同程度上都属于有害裂缝。对于大体积砼施工阶段来讲，由于温度变形而引起的裂缝，可称为“初始裂缝”或“早期裂缝”。大体积砼施工阶段所产生的温度裂缝，是由其内部矛盾发展的结果。一方面由于内外温差和收缩而产生应力和应变，另一方面是结构物的外部砼各质点间的约束，阻

3、止这种应变，一旦温度拉应力超过砼能承受的抗拉强度时，即出现裂缝。7大体积混凝土由于截面大，水泥用量大，水泥水化释放的水化热会产生较大的温度变化，由此形成的温度应力是导致产生裂缝的主要原因。这种裂缝分两种：（1）表面裂缝砼浇筑初期，水泥水化产生大量水化热，使混凝土温度快速上升，但由于其表面散热条件好，热量可向大气中散发，故温度上升较少。而混凝土内部由于散热条件较差，热量散发少，因而温度上升较多，内外形成温度梯度，形成内约束。结果混凝土内部产生压应力，面层产生拉应力，当该拉应力超过砼的抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。（2）收缩裂缝混凝土浇筑后数日，水泥水化热己基本释放。混凝土从最高温度逐渐降温，

4、降温的结果引起混凝土收缩，再加上混凝土中多余水份蒸发等引起的体积收缩变形，二者都受到地基和结构边界条件的约束，不能自由变形，导致温度拉应力。当该温度应力超过砼抗拉强度时，则从约束面开始向上形成裂缝，如果该温度应力足够大，可能产生贯穿裂缝，破坏了结构的整体性、耐久性和防水性，影响正常使用。2.大体积混凝土温度裂缝的特点大积混凝土温度裂缝属于变形荷载引起的裂缝，此类裂缝区别于外荷载引起的裂缝，有两个显著的特点：（1）温度裂缝的起因是结构首先变形，当变形得不到满足才引起应力，而应力又与结构的刚度大小有关，只有当应力超过一定数值时才引起裂缝。混凝土开裂后，变形得到满足或部分满足，应力就发生松弛现象。如

5、果材料强度不高，但是有较好的韧性，也可以适应变形要求，抗裂性能较高。混凝土虽然属于脆性材料，但是改善配合比，增加密实度，在允许范围内提高混凝土的变形能力也是控制开裂的一种途径。松弛变形是大体积混凝土温度裂缝区别于荷载产生裂缝的主要特点，计算时应充分考虑。（2）按普通外荷载计算原则，从外荷载作用，结构内力形成，直至裂缝的出现与扩展，似乎都是在一瞬间完成的，是某个“瞬间过程”。但是大体积混凝土温度变形的作用，从变形的产生到温度变形应力的形成，裂缝的出现、扩展都不是在同一时间瞬时完成的，它有一个“时间过程”，即为“传递过程”，是一个多次产生和发展的过程，这是区别于外荷载裂缝的第二个特点[3]。3.控

6、制大体积混凝土温度裂缝的有效措施7大量的研究表明，大体积混凝土结构物中的温度裂缝是不可避免的，重要的是采用合理的措施来防治和控制裂缝的发展。防止大体积混凝土出现温度裂缝应从两方面出发，一方面应从控制温度、改善约束，即从减小温度应力着手；另一方面应尽可能设法提高混凝土抗裂能力，改善混凝土自身性能，但这些措施不是孤立的，而是相互联系、相互制约的，必须结合实际，全面考虑，合理采用。针对该工程的实际情况，施工中采用了以下多种措施控制温度裂缝的发展。3.1合理选择原材料，优化混凝土配合比选择混凝土原材料，优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有较强的抗裂能力，具体来说，就是要求混凝土的绝热温升较小，抗拉强度

7、较大、极限拉伸变形能力较大、热强比较小，自生体积变形最好是微膨胀，至少是低收缩。（1）水泥品种选择及数量要求。水泥水化产生的水化热是大体积混凝土发生温度变化而导致体积变化的主要根源。施工中应选用水化热较低的水泥以及尽量降低单位水泥用量(每减少lOkg水泥，可以降低温度1℃)。一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。（2）粗细骨料选择。粗骨料一般选用5ram～40ram单粒级卵石。它比5mm～25rm