浅谈大体积混凝土裂缝成因及施工措施

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1、浅谈大体积混凝土裂缝成因及施工措施　　摘要：大体积混凝土的浇筑一直以来是个困扰工程人员的问题，本文以安徽开发矿业有限公司750万t/a选矿厂主厂房球磨机基础、磨矿仓筏板基础工程为例，分析了容易产生混凝土裂缝的原因，并提出了不同条件下工程施工时如何预防混凝土裂缝产生的措施。关键词：大体积混凝土，裂缝，施工，1前言近年来，在高层结构、大型设备基础以及大规模的基础设施建设中常常采用大体积混凝土施工。大体积混凝土开裂屡见不鲜，已经成为困扰混凝土工程界的焦点问题。开裂的裂缝降低了混凝土结构的承载能力，引发了

2、安全隐患。同时裂缝的出现为水和其他有害侵蚀性介质向混凝土内部扩散提供了通道，侵蚀性介质的侵入加剧了混凝土结构中的钢筋修饰，劣化了工程的耐久性。为了保证大体积混凝土结构具有可靠的服役性能和耐久性能，必须在施工过程中将大体积混凝土开裂的潜在危险性降至最低。XX年9月在我公司李楼铁矿和吴集铁矿联合建设工程750万t/a主厂房球磨机基础及磨矿仓筏板基础工程施工中，经过有效措施的预防，取得良好的效果。主厂房内设3台球磨机，其基础尺寸为长，宽，高，每个基础混凝土量达1500m3；磨矿仓筏板基础长，宽，厚，混凝

3、土量达3130m3。2大体积混凝土大体积混凝土是一个相对的概念。美国混凝土协会(aci)这样定义：任何就地浇筑的大体积混凝土，必须要求采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度地减少开裂。日本建筑学会这样定义：结构断面最小尺寸在80cm以上，同时水化热引起的混凝土内最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称之为大体积混凝土。我国学界的定义也不尽相同。有的规定建筑物的基础最小边尺寸在1～3m范围内就是大体积混凝土。也有的规定混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因为水化热

4、引起混凝土内外温差过大而导致裂隙的混凝土称为大体积混凝土。故不能简单规定混凝土的某个尺寸或某个内外温差，而应根据实际浇筑时候的外界情况而需采取温控措施最小体积的混凝土称为大体积混凝土。3大体积混凝土开裂的特征　　大体积混凝土温度裂缝属变形荷载引发裂缝，有别于外荷载引发裂缝，主要体现在以下两个方面：一方面温度裂缝的起因为水化导致内部温升从而引发混凝土发生体积变形，在外部约束与内部约束共同作用下产生温度应力，当温度应力超过混凝土抗拉强度时温度开裂发生。混凝土虽然属于脆性材料，但早期混凝土处于粘弹状态，

5、在内部拉应力的作用下产生拉伸徐变，拉伸徐变在很大程度上释放了大体积混凝土内部的温度应力。故拉伸徐变是大体积混凝土早期温度开裂区别于荷载产生裂缝的主要特点，在进行大体积混凝土早期内部应力计算时应充分考虑。另外一方面大体积混凝土内部早期温度应力产生是温度变形的作用，而内部的温升是受胶凝材料水化反应放热过程控制、决定，而胶凝材料水化反应是随龄期逐渐进行的，故大体积混凝土早期内部温度应力随水化反应进行发展变化，应力的发展直至温度开裂产生是一个逐渐进行的过程，故大体积混凝土的温度应力应按分段叠加的方法来求得

6、。而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”。4大体积混凝土裂隙成因大体积混凝土很难完全防止裂缝，但如果重视温控设计并注意改善影响的各种因素，最大限度地减少裂缝及避免严重裂缝是可以做到的。对于重要部位超过温控标准可能发生裂缝的情况，最好进行裂缝的稳定分析，提出临界缝长及临界温度应力，采取重点防护措施，避免产生大缝(超过临界缝长)及严重缝，做到防患于未然。　　混凝土早期内部温度影响在大体积混凝土中，温升是由水化热引起的。混凝土

7、内部温度升高并且膨胀，而混凝土表面处于冷却和收缩状态，如果内外形成温差过大，则在混凝土表面产生拉应力引起开裂。裂缝的宽度和深度取决于热的混凝土内部和冷的混凝土外表面之间的温度差大小。图1为早期混凝土内部典型的温度及温度应力随时间发展曲线，可见在浇筑后的几个小时后混凝土内部由于温度升高会产生压应力作用，但由于此时混凝土弹性模量较低，故压应力值不大。温度峰值达到之后，混凝土内部的压应力由于温度不断降低而迅速减小。混凝土逐渐处于零应力状态。处于零应力状态时，混凝土内部的温度往往仅比温度峰值低几度。随着混

8、凝土内部温度进一步降低，拉应力逐渐产生，而此时混凝土已具有较高的弹性模量，同时随着硬度和刚度的不断提高，混凝土对于应力的释放作用减弱，故混凝土内部拉应力发展较快导致开裂潜在可能性增加。　　温度应力可表达成温差、弹性模量以及混凝土热膨胀系数的方程，而混凝土早期的热膨胀系数往往与混凝土内部湿度状况相关。若要对大体积混凝土早期温度应力做出准确的评估与预测，必须研究混凝土早期热膨胀系数及其随时间发展变化情况。而早期混凝土属于弹塑体，因此应用线形变形测试手段监测其热膨胀系数存在一定困难。对此