大体积混凝土开裂起因和预防措施

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1、大体积混凝土开裂起因和预防措施　　摘要：近年来，大体积混凝土越来越多的应用到水工结构以及工民建领域。大体积混凝土的常见问题就是变形和裂缝，裂缝一旦形成，不仅削弱承载力降低结构的耐久性，同时可能危及建筑物的安全使用。因此，在大体积混凝土结构施工中必须考虑温度应力的控制和防止裂缝的措施。关键词：大体积混凝土；裂缝；预防措施中图分类号：TU375文献标识码：A一、大体积混凝土裂缝形成原因分析1、外部荷载作用由于外荷载（静、动荷载）作用产生的直接应力及各种结构次应力超过混凝土抗拉极限强度时而产生的裂缝。混凝土

2、的抗拉强度很小而抗压强度很大，因此，在大体积混凝土结构的设计中，一般要求只出现很小的拉应力或者不出现拉应力（如重力坝的设计）。因此，由于外荷载引起的大体积混凝土结构的裂缝很少。2、体积收缩收缩变形主要有干燥收缩和塑性收缩变形两个方面。混凝土在硬化之前，处于的状态就是塑性状态，上部的混凝土如果均匀沉降受到限制，当它的垂直方向没有水平方向减缩难时，其就容易形成一些不规则的塑性收缩裂缝。7在水泥水化过程中，混凝土就产生了一定的体积变形，由于水泥水化所产生的“自生变形”很小可以忽略不计，并且只有约20％的水分

3、是水泥水化所必需的，其余80%的水逐渐蒸发，吸附水随着混凝土的不断干燥就会溢出，进而出现干燥收缩变形，混凝土的表面中心收缩较慢，则表面收缩较快，由于受到表面产生的拉应力以及干缩受到中心的约束出现了裂缝。当然，外界环境湿度对加速混凝土的干缩有很大的影响，从而导致混凝土裂缝产生。混凝土热胀冷缩，在温度下降过程中也会造成混凝土的收缩。实践证明，混凝土的最终收缩值一般在2～6×10-4范围内波动，有的高达10×10-4。这种收缩变形不受约束条件的影响，若有约束，由收缩引起的应力占混凝土应力值的30％以上，即可

4、引起混凝土的开裂。此外，混凝土还会产生碳化收缩变形，即混凝土中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应生成水和碳酸钙，这些结合水因蒸发会使混凝土产生收缩变形。3、温度变化7在大体积混凝土结构中，随着混凝土结构的大型化及施工速度的加快，结构物产生裂缝的重要原因主要是由水泥水化热温度应力引起的。同时，由于传热效果差，其厚度、体积均较大，水泥水化产生的热量聚集在结构物内部长期不易散失，形成较大的温差和温度应力。温度应力和温差成正比，温差越大，温度应力也越大。此外，大体积混凝土施工期间，外界气温的升降都会造成过大的温

5、度应力。这是因为温度的变化会导致混凝土内外部的温差，如何控制混凝土的温度应力、降低混凝土的发热量是大体积混凝土施工中关注的重点。4、其它混凝土硬化后弹性模量不均匀主要是由混凝土拌合物的不均匀造成，由于混凝土在收缩变形过程中应力集中从而引起裂缝。此外，结构变形是由于地基不均匀沉降而引起的，当变形受到约束时便产生应力，当此应力超过混凝土抗拉极限强度时就产生裂缝。二、大体积混凝土施工质量控制要点由上节分析可知，大体积混凝土材料自身的性能是引起开裂的主要因素，如何采取措施降低混凝土的温度应力以及收缩应力，是大

6、体积混凝土结构施工中十分重要的课题。在大体积混凝土施工过程中，除了应满足一般混凝土结构施工中对工作性和强度要求外，还应注重对新拌混凝土的抗裂性要求，即应选取适当的原材料、恰当的配合比、合理的施工工艺来进行温度控制和收缩控制，从而减小应力防止裂缝发生。1、原材料选择及配合比设计（1）水泥7前已提及，大体积混凝土由于其体积大，表面小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快，容易造成内外温差使混凝土产生温度裂缝，因此在满足强度要求下应尽量选用较低发热量的水泥。进行配合比选择时，在满足设计及施工工艺要求的前提

7、下，最大限度减少水泥用量，是实现降低大体积混凝土绝热温升的关键。但在设计强度较高的大体积混凝土工程中，既要求水泥具有高活性，又希望水泥是低发热的，此时选择掺有高磨细度矿渣粉的高强矿渣硅酸盐水泥可同时满足这两种要求。（2）集料混凝土的热膨胀系数与集料的膨胀系数有关，应选择热膨胀系数低的集料，所配制的混凝土热膨胀系数低，从而降低混凝土的温度收缩变形。工程实践告诉我们：选择粒径相对较大的粗骨料和细度模数在2.7～3.1的中粗砂，会减少水的用量，有利于水泥用量的减少，还可以减小混凝土的收缩从而减小温度应力和收

8、缩应力。（3）掺和料掺和料用于水泥中大多是可以降低水泥发热量和延缓发热时间的，这有利于减缓混凝土的温升过程。如掺入粉煤灰，由于其早期水化活性较低，水化热很小，可以有效地降低大体积混凝土的温峰和温升速率，但其早期抗拉强度及早期极限拉伸值均有少量降低。因此对早期抗裂要求较高的工程，粉煤灰的掺入量应该少一些，否则表面易出现细微裂缝。7（4）外加剂有助于混凝土的振动密实和浇筑均匀，改善其和易性，在混凝土中掺入引气剂或减水剂，对混凝土的抗拉强度和抗裂性能大大提高。