大体积混凝土裂缝的形成与控制

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1、大体积混凝土裂缝的形成与控制　　大体积混凝土裂缝的形成与控制柴江明　　摘要：从水泥水化热、内外约束条件、外界气温、混凝土塑性收缩几方面分析了大体积混凝土裂缝的形成原因，介绍了施工过程中应采取的有效技术措施，以减少或避免裂缝的产生。　　关键词：大体积混凝土，温度裂缝，粗骨料，水泥用量，温度控制　　1大体积混凝土裂缝的形成　　　混凝土凝结时，水泥与水发生水化反应而放出大量的水化热，混凝土的温度随着水化反应的不断进行而逐步升高。当混凝土体积较大和散热条件不好时，水化热基本上积蓄于混凝土内，从而引起混凝土内部温度明显升高。混凝土内外温度的不均匀变化，会引起混凝土体积的不均匀变化及温度变形。当温度变

2、形受到约束而不能自由收缩时，就会引起温度应力，从而产生温度裂缝。大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部变化发展的结果。一方面混凝土由于内外温差产生应力和应变，另一方面结构的外约束和混凝土各质点的约束阻止了这种应变，一旦温度应力超过混凝土能承受的极限抗拉强度，就会产生不同程度的裂缝。这种裂缝的宽度在允许范围内时，一般不会影响结构的强度，但对结构的耐久性有所影响。总结大体积混凝土产生裂缝的工程实例，产生裂缝的主要原因有以下几个方面。　　水泥水化热的影响　　　水泥在水化反应过程中产生大量的热量，试验证明每克普通硅酸盐水泥放出的热量可达500J。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内

3、部不易散发，所以会引起混凝土内部急骤升温。试验表明：大体积混凝土水泥水化热在1d～3d放出的热量最多，占总热量的5O％左右；浇筑后的3d～5d内，混凝土内部的温度最高。混凝土的导热性较差，浇筑初期混凝土的弹性模量和强度都很低，对水泥水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力自然也较小，不会产生温度裂缝。随着混凝土龄期的增长，其弹性模量和强度相应不断提高，对混凝土降温收缩变形的约束愈来愈强，即产生很大的温度应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便产生温度裂缝。　　内外约束条件的影响　　　大体积混凝土与地基浇筑在一起，当温度变化时受到下部地基的限制，因而产生外部的约束应力。混凝土在早

4、期温度上升时，产生的膨胀变形受到约束面的约束而产生压应力，此时混凝土的弹性模量很小，徐变和应力松弛大，混凝土与基础连接不太牢固，因而压应力较小。但当温度下降时，则产生较大的拉应力，若超过混凝土的极限抗拉强度，混凝土将会出现垂直裂缝。　　外界气温变化的影响　　　混凝土的内部温度是浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度的叠加。大体积混凝土由于厚度大，不易散热，其内部温度高达90℃以上，而且持续时间较长。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；如果外界气温下降，会增加混凝土的温度梯度，特别是气温骤然下降，会大大增加内外混凝土的温差，因而会造成过大的

5、温度应力，混凝土容易出现裂缝。　　混凝土塑性收缩变形的影响　　　在混凝土硬化前，处于塑性状态，如果上部混凝土的均匀沉降受到限制，如遇到钢筋或大的混凝土骨料或者平面面积较大的混凝土，其水平方向的减缩比垂直方向更难时，就容易形成不规则的混凝土塑性收缩性裂缝。　　2控制大体积混凝士裂缝的主要技术措施　　水泥品种选择和用量控制　　　大体积混凝土结构引起裂缝的主要原因是：混凝土的导热性较差，水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早强温升和后期降温现象。因此，控制水泥水化热引起的温升，即减少混凝土内外温差，对降低温度应力、防止产生温度裂缝将起到较大作用。　　1)选用中热或低热的水泥品种。混凝土内部温升的热

6、源主要是水泥水化热，选用中热或低热水泥品种，是控制混凝土温升的最根本方法。试验表明：选用425强度等级硅酸盐水泥，比选用425强度等级矿渣硅酸盐水泥，3d内水化热平均升温高5℃～8℃。　　2)控制水泥的用量。大量的试验资料表明，每立方米混凝土中的水泥用量每增减10kg，其水化热将使混凝土的温度相应升降l℃。因此，为控制混凝土温升，降低温升应力，防止温度裂缝，一方面在满足混凝土强度和耐久性的前提下，尽量减少水泥的用量，对于普通混凝土控制在每立方米混凝土水泥用量不超过400kg；另一方面可根据结构实际承受荷载的情况，采用f45，f60,f90替代f28作为混凝土的设汁强度，这样可使每立方米混凝

7、土的水泥用量减少40kg～70kg左右，混凝土水化热温升也相应降低4℃～7℃。　　掺加外加料　　　　工程实践证明，在施工中优化混凝土级配，掺加适量的外加料，以改善混凝土的特性，是大体积混凝土施工中的一项重要技术措施。大体积混凝土中掺加的外加剂主要是木质素磺酸钙(简称木钙)。在泵送混凝土中掺入木钙为水泥质量的0．2％～0．3％，它不仅能使混凝土的和易性有明显地改善，而且可减少10％左右的拌合水，混凝土28d的强度可提高l0