大体积混凝土温度裂缝成因和控制探究

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1、大体积混凝土温度裂缝成因和控制探究摘要：分析了大体积混凝土温度裂缝的成因，对材料选择、混凝土浇筑施工及养护措施等方面的控制进行了论述。关键词：混凝土，大体积，温度裂缝，成因，控制1.引言大体积混凝土结构施工时，由于水泥释放水化热，混凝土的温度升高，混凝土内外温差增大。由于混凝土温度剧烈变化，极易发生裂缝。这种由于混凝土温度变化而产生的裂缝，称为温度裂缝。混凝土结构的温度裂缝，严重的不仅给经济带来重大损失，也给人们的心理带来担忧和害怕的感觉。混凝土结构和建筑的破坏倒塌，一般也都是由于裂缝扩展而引发的。2.大体积混凝土温度裂缝的成因大体积混凝土温度裂缝的

2、主要原因是混凝土内外较大的温度差造成的。混凝土水化热主要集中在浇筑后的1〜5d,在此期间由于水化热的积累，使混凝土的温度急剧上升形成所谓的升温阶段，出现了温度峰值。当混凝土水化热达到峰值后，保持短时间的平稳段，随着混凝土的散热，温度开始下降，称之为“降温阶段”。混凝土在升温阶段很快形成并提高强度，随之形成并提高弹性模量，则混凝土的体积膨胀效应开始出现；混凝土在达到温度峰值时，应当说具有较大的强度与弹性模量，随着温度的降低，体积也要相应缩小，同时还要考虑混凝土自身可能产生的收缩变形。大体积混凝土水化热温度曲线如图1所示。2.1自约束应力引起裂缝混凝土在

3、升温阶段的中后时段，已经取得一定的强度与弹性模量，并在混凝土内已经有较高温度，表面混凝土由于直接与大气接触散热，温度降低，而混凝土导热系数很小，这就形成混凝土表面范围内由表及里的降温梯度大，即降温收缩的变化梯度也大。混凝土内部的热胀与表面降温收缩变形不均，及表层范围内降温收缩变形的变化梯度过大，必然引起混凝土表面较大的拉应力而导致开裂，这种裂缝是无规则的表面裂缝，称之为“自约束应力引起的裂缝”。2.2外约束应力引起裂缝混凝土升温达到温度峰值后，开始降温，随着不断的降温，体积相应开始逐渐收缩，加之本身的收缩变形影响，这种降温收缩与自身收缩如果作为地基基

4、础底板，必然受到地基的约束。如果基础底板水化热温度峰值越大，降温速度越快，底板长宽尺度较大，地基对底板收缩变形的摩擦阻力加大（如底板在岩基上），则地基对底板的约束变形很大，其约束应力也很大，有可能将底板拉裂。由于形成的约束力是作用于底板下皮，对底板而言是属于偏心受拉，这种裂缝一般出现在底板下皮是属于表面裂缝，垂直于板的纵向沿着横向扩展，每隔一定距离，相互接近平行，随着降温收缩而不断加宽，沿着截面高度不断向上延伸。由于板底截面厚度一般较大，一般不会形成贯穿截面的通缝。2.大体积混凝土温度裂缝的控制1.1材料的选择(1)水泥由于温差主要是由水化热产生的，

5、所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数。试验表明：水泥中铝酸三钙和硅酸三钙含量高的，水化热较高，所以，为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中铝酸三钙和硅酸三钙的含量。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率，试验表明比表面积每增加100cm2/g,Id的水化热增加17J/g〜21J/g,7d和20d均增加4

6、J/g〜12J/g(2)骨料粗骨料宜采用连续级配，尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的水泥砂浆用量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止温度裂缝的产生有利。细骨料宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少；另一方面,要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重。(1)外加剂的选用选用优质外加剂，可以在混凝土中掺入一定数量的优质粉煤灰和减水剂。粉煤灰不但能替代部分水泥，而且粉煤灰颗粒呈球状具

7、有滚动效应，可改善混凝土的流变特性，并可增加泵送混凝土要求的0.315mm以下细粒的含量，从而改善混凝土的可泵性，降低水泥的水化热。掺加粉煤灰可以改善混凝土的后期强度，但其早期抗拉强度稍有降低，因此对混凝土早期抗裂要求较高的工程，粉煤灰的掺人量应少一些。掺入粉煤灰等掺合料，应符合现行国家标准《煤灰混凝土应用技术规范》GBJ146、《粉煤灰在混凝土和砂浆中的应用技术规程JGJ28的规定。掺入的外加剂，应符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB8076.《混凝土外加剂应用技术规范》GBJ50119等规范的要求。3.2混凝土浇筑施工控制(1)混凝土的浇筑可采用

8、斜面分层布料方法施工，即“一次浇筑、一个坡度、分层浇筑、顺序推进、一次到顶”。采用插人式振捣棒，每个混凝土泵