水工结构大体积混凝土裂缝成因及控制处理.pdf

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1、广东建材2011年第6期施工技术水工结构大体积混凝土裂缝成因及控制处理汪秋明(江西省永新县水利局)摘要：本文从材料、荷载及施工因素等角度分析了水工结构大体积混凝十裂缝成因，并从降低浇筑温度、合理安排施工顺序、埋没冷却水管和将强养护等角度来控制大体积混凝土的裂缝，具有一定的工程参考价值。关键词：水工结构；大体积混凝土；裂缝成因1前言大体积混凝土水工结构，如大坝、水闸、泄洪建筑物、电站厂房等，体积大，结构形式复杂。什么是大体积混凝士，国内外的定义有所不同。美国混凝土协会规定的定义是：混凝土的尺寸达到必须采取措施以解决水化热及随之引起的体积变形问

2、题，以最大限度地控制减少开裂，就称为大体积混凝土。日本建筑学会标准的定义是：结构断面最小尺寸在80cm以上，水化热引起的混凝土内的最高温度与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。我国《监通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2000)中规定：混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土成为大体积混凝土。总而言之，大体积混凝土只是一个相对概念，还没有一个统一的定义，但大体积混凝土都具有一些共同的特征：混凝土现浇量大，结构尺寸厚实，水泥水化热使结构产生温度变形，施工技术上

3、有特殊要求，采取一定的措施尽可能地减少由于变形而产生的裂缝。2大体积混凝土裂缝成因混凝士结构裂缝产生的原因比较复杂，多种因素相互影响，裂缝类型也在发展转化。相关资料显示，裂缝的产生主要是由施工因素造成的，占早期裂缝的70％左右，混凝土材料方面的原因占20％左右，设计不当方面的原因占10％左右。混凝土结构裂缝的产生主要与材料性质和配合比、结构设计及受力荷载、施工、使用及环境条件等有关。以下就这几个方面的因素研究裂缝产生的原因。2．1混凝土自身的因素2．1．1混凝土的收缩收缩是混凝士的重要特性，收缩变形易导致混凝土开裂。收缩变形类型主要有自收缩

4、、塑性收缩、干燥收缩、沉降收缩、化学收缩、温度收缩、碳化收缩等。混凝土的收缩受水泥类型、细度、胶凝材料用量、水灰比、骨料性质、施工和养护等因素影响。混凝七硬化过程中，受到各种收缩娄型的综合作用。对于大体积混凝土来说，冷缩是早期收缩的主要形式，干燥收缩是长期收缩的主要形式，其它收缩形式所占比例相对较小。2．1．2水泥的水化热水泥水化过程中的温度变化是大体积混凝土中的主要温度因素，水化过程中产生一定的热量，在一些结构尺寸较小的混凝土结构物中，这些热量可以比较容易的散发出去，而大体积混凝土结构物一般结构尺寸较大，混凝土又是热的不良导体，故水化过程

5、产生的热量聚集在混凝土内部不易散失。实测数据表明，水泥水化热引起的温升，在水利工程大体积混凝土中一般达到20"--'25℃甚至更高。由于结构物有一个自然散热条件，混凝土内部的最高温度大多发生在混凝土浇筑后的最初3～5d。由于浇筑初期混凝士的弹性模量较低，对水化热引起的急剧温升体积变形约束不大，故相应的温度应力也较小，达不到混凝土所能承受的拉应力限值，不会产生温度裂缝。随着混凝土龄期的增长，弹性模量逐步增高，对混凝土内部降温收缩的约束愈来愈大，产生相当大的拉应力，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，便会出现温度裂缝。2．1．3混凝土所用材料的影响

6、大体积混凝土开裂的主要原因是混凝土的收缩受到各种条件的约束后而产生的拉应力超过混凝土的抗——101——施工技术广东建材2011年第6期拉强度。所以开裂实际上反映的是收缩值、弹性模量和强度的关系问题，而这三项指标是和水泥种类和水泥用量有关的。水泥的种类对干缩值影响很大，采用普通硅酸盐水泥的混凝土的收缩值比用矿渣硅酸盐水泥的收缩值小25％左右，所以当水泥采用不当时，由于干缩值差别较大，混凝土很容易开裂。水泥的细度对干缩值影响也很大，水泥越细，比表面积越大，混凝上也越容易开裂。混凝土的收缩值和强度与水灰比及水的用量有关，用水量较多时，硬化过程中水

7、分损失较大，混凝上的收缩值也较大、强度降低。当前工程实践中使用种类多样的混凝土外加剂以满足混凝土某一方面的性能。试验表明掺外加剂的混凝土干缩值一般均较大，对养护提出了更高的要求，如掺加膨胀剂的混凝土在早期养护不好时非常容易产生裂缝。2．2结构设计及荷载因素由于结构设计及荷载因素产生裂缝主要有以下几种情况：在设计荷载范围内，超过设计荷载范围或设计未考虑到的作用：构件断面尺寸不足、钢筋用量不足、配筋位置不当：结构物的沉降差异：次应力作用：对温度应力和混凝土收缩应力估计不足等。荷载作用引起的裂缝，可以在设计阶段通过受力计算及裂缝验算来进行裂缝控制

8、：变形作用引起的裂缝，通常采用设置变形缝、后浇带等构造设计来进行裂缝控制。对于由于结构尺寸不均匀、结构形状不均匀、混凝土收缩和膨胀、不均匀沉降等因素引起的裂缝，其主要原因是结构变