谈混凝土的裂缝及控制措施

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1、谈混凝土的裂缝及控制措施摘要：我公司主要从事冶金工业建设，混凝土工程尤其是大体积混凝土基础十分普遍，通过多年的现场观察，积累，查阅有关混凝土内部应力方面的专著，对混凝土裂缝产生的原因，现场温度控制及预防裂缝的措施进行阐述。关键词：混凝土温度应力裂缝控制混凝土是以胶凝材料、水、细骨料、粗骨料需要时加入外加剂和矿物掺和料，按适当比例配合经过均匀拌制，密实成型及养护硬化而成的人工石材。在现代工程建设中，占有十分重要的地位，而混凝土的裂缝几乎无处不在，成为我们现场施工技术人员十分关注的一项内容。1裂缝产生原因混凝土结构物的裂缝可分

2、为微观裂缝和宏观裂缝，微观裂缝肉眼看不见，主要有三种：一骨料与水泥石结合面上的裂缝，称粘着裂缝；二是水泥石中自身裂缝；三骨料本身裂缝。微观裂缝是不规则的，不贯通的。宏观裂缝是由微观裂缝扩展而来的。因此混凝土结构中裂缝是绝对存在的。本文主要是指宏观裂缝。混凝土结构物的宏观裂缝产生原因主要有三种：一是由外荷载引起的，发生最为普遍。即按常规计算的主要应力引起的。二结构次应力引起的裂缝是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的。三是变形应力引起的裂缝由温度、收缩膨胀、不均匀沉降等引起结构变形。当变形受到约束时8便产生应力。

3、当此应力超过混凝土的抗拉强度时就产生裂缝。工程中的大体积混凝土结构所承受的变形主要是因温差和收缩而产生的。因此控制温度应力是防止出现裂缝的重中之重。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力，后期在降温过程中由于受到基础或老混凝土上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力，当这些拉应力超过混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝，这些往往都是表面裂缝。许多混凝土的内部温度变化很小或很慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化，如养护不同，时干时湿，表面干缩形变，受到内部

4、混凝土的约束等往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）*104，长期加荷时的极限拉伸变形也只有（1.2～2.0）*104，由于原材料不均匀，水灰比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的。存在许多抗拉能力低易于出现裂缝的薄弱部位。一般设计中均要求混凝土不出现拉应力或只出现很小拉应力，但在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力，有时温度应力可超过外荷引起的应力。因此掌握温度

5、应力变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。2温度应力分析根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：(1)早期自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天，这个阶段有两个特征一是水泥放出大量水化热8，二是混凝土弹性模量急剧变化，由于弹性模量的变化，这一时期混凝土内形成残余应力，此时混凝土主要产生塑性收缩，温度收缩变形。(1)中期自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界温度变化引起的，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝土弹性模量变化不大，此时

6、混凝土产生温度收缩、自收缩变形。(2)晚期混凝土完全冷却以后的运转时期，温度应力主要是外界气温变化引起的，这些应力与前两种残余应力相叠加。此时混凝土主要产生干燥收缩变形。根据温度应力引起的原因可分为两类：（1）自生应力：边界上没有任何约束或完全静止结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。如大体积混凝土基础，结构尺寸较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。（2）约束应力：结构全部或部分边界受到外界约束，不能自由变形而引起的应力，如顶板混凝土，护栏混凝土。这

7、两种温度应力往往和混凝土干缩所引起的应力共同作用，要想根据已知的温度准确分析出温度应力分布，大小是一项比较复杂的工作8。在大多数情况下需要依靠模型试验或数值计算，混凝土的徐变使温度应力有相当大的松弛，计算温度应力时必须考虑徐变的影响。大体积混凝土的裂缝控制计算比较复杂，需要计算最大绝热温升、中心计算温度、表层温度、各段应力、混凝土干缩率和收缩当量温差以及混凝土浇筑时的整浇长度（伸缩缝间距），这里不再详细列式计算。大体积混凝土最高温度计算，目前还没有完整的计算方法，仅根据现场多年经验公式计算：Tmax=To+Q/10+F/5

8、0式中：To-----砼入槽温Q----每立方米砼中水泥用量，kg/m3F----每立方米砼中粉煤灰用量，kg/m3在绝热条件下不同龄期的砼内部最高温度可用下式计算：T=T0+WQ/CP（1-2.718-md）式中：T0----砼入模温度，0CW----每立方米砼中水泥用量，kg/m3Q----每公斤水