大体积混凝土产生裂缝的原因及措施分析

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1、大体积混凝土产生裂缝的原因及措施分析深圳市天地（集团）股份有限公司摘要：伴随着社会的进步和发展,，建筑工程中大体积混凝土应用越来越多，而在施工中较为容易出现裂缝的问题。木文主要对大体积混凝土产生裂缝的原因及措施进行分析。关键词：大体积混凝土裂缝控制措施1大体积混凝土产生裂缝的分析1.1水化热的影响大体积砼中主要温度升高因素是水泥水化热。砼在硬结过程中，由于水泥的水化作用，大量的水化热是在初始几天产生的，水泥在水化反应过程中会产牛.大量的热量从而导致砼温度升高。这也是大体积砼内部温升的主要热量来源。试验可以证明每克普通硅酸盐水泥放出的热量

2、可达500」。由于大体积砼主要外观特点即截面尺、r大，水化热聚集在结构内部不容易散发出去，所以会引起砼结构内部急骤升温。而建筑工程中一般为20-30°C,有的甚至更高。试验表明，水泥水化热在1〜3天内放出的热量最多。如图1,大约占总热量的50%左右，砼浇筑后的3〜5天内，内部温度最高。在升温阶段，砼未充分硬化，弹性模量小，因此拉应力较小，只引起砼表面裂缝。随着龄期的增长，砼弹性模量和抗压、抗拉强度相应不断提高,对砼降温收缩变形的约朿也愈来愈强，导至产生较大拉应力。当砼抗拉强度不足以抵抗此拉应力时，温度裂缝便出现。如图2所示。图2砼内外温

3、差产生的应力水泥水化热引起的绝热温升与单位体积的水泥用量、砼结构的截面尺、？和水泥品种有关。砼结构的水泥用量愈多，截面尺寸愈大，水泥早期强度愈高,砼结构的内部温升就愈快。因此降温导致收缩产生的拉应力较大，比较容易在砼中心部位形成较高拉应力区，当砼拉应力大于此龄期砼的抗拉强度时，大体积砼便产生贯穿裂缝。1.2内外约束的影响实践中各种结构会受到一定的约束，砼结构在变形变化中，必然会受到一定的约束，从而阻碍艽自由变形，通常把阻碍变形的因素称之为约束条件。大量研究资料表明，在全约束的条件下，砼的结构变形是温差和砼线膨胀系数的乘识，W=&Delt

4、a;Τ·α。显然，当超过聆的极限拉伸值吋轮便出现裂缝。砼温度膨胀系数α—般为10×10-6/°C,极限拉伸值一般在50〜100×10-6之间，此时容许砼的内外温差值应在5〜10°C,而实践证明,多数工程砼的温差一般在20-25°C尚未幵裂。通过分析认为这主要因为结构物不可能受到约束，而处于绝对自由状态，砼也不可能完全没奋徐变和塑性变形的缘故。1.3外界气温变化的影响在施工阶段，外界气温的变化对防止大体积砼开裂有着重大影响。外界气温愈高，砼的浇筑温度也就愈高；如果外界温

5、度下降，又增加砼降温的幅度,特别是气温骤降，会大大扩大外层砼与砼内部的温度梯度，因而会导致过人的温度应力，容易使大体积砼结构出现裂缝。砼的内部温度是由三部分温升叠加而成，即水化热的绝热温升、浇筑温度和结构物的散热温度的叠加，由于温度应力是由温差所引起的温度变形造成的，故温差愈大，温度应力也愈人。在高温条件下,大体积砼由于尺、j*较大，不容易散热，砼内部的最高温度一般可达60〜65°C,有的工程竟高达90°C以上，（如金茂大厦基础承台砼最高温度为97.5°C）,且一般有较长的持续吋间。由于防止砼内外温差引起的过大温度应力，对于防止砼裂缝的

6、产生十分重要，因此本文重点研究综合采取合理的温度控制措施，达到控制大体积砼裂缝的0的。1.4混凝土的收缩变形影响“自生体积变形”即砼水化作用吋产生的体积变形。这种变形主要取决于胶凝材料的性质，对于普通水泥砼来说，少数为膨胀变形，大多数为收缩变形，一般在±50×10-6范围内。砼的收缩机理比较复杂，其最主要原因，笔者认为可能是内部空隙水蒸发变化吋引起的毛细管引力(混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的，约80%的水分要被蒸发掉)。收缩在很大程度上是冇可逆现象的。如果砼收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几

7、乎达到原来的体积。干湿交替将引起砼体积的交替变化，是很不利的。2大体积混凝土温度裂缝控制措施2.1大体积混凝土开裂分析由大体积砼裂缝产生的机理，可以得出:当⑴>σ⑴时，砼就不会开。其中：(t)是砼在t龄期吋的抗拉强度；(t)是由整体变形受到外约束引起的应力(t)和内部质点与表面质点不均匀变形受内约束引起的应力(t)组成。即:(t)=(t)+(t)应力(t)是由中心温度与表面温度之差八丁⑴产生的相对变形受内约束引起的。应力(t)是由砼内部从最高温度降至环境温度⑴产生的收缩受到外约束的阻滞而引起的。其温降值AT为：△T(t

8、)=[+T(t)-Ts(t)-Td(t)]max-(t)

9、t=tO(1)式中：Td(t)—非温度收缩因素产生的收缩当量温度；(t)一环境温度值；to—砼中心温度降至环境温度吋的吋间参数值；(t)=⑴+⑴+⑴