阐述水工大体积混凝土裂缝成因和防裂措施

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1、阐述水工大体积混凝土裂缝成因和防裂措施　　【摘要】本文介绍了水工大体积混凝土的特点，分析了水工大体积混凝土裂缝产生的机理和主要原因，提出水工大体积混凝土裂缝控制技术。【关键词】水工结构；大体积混凝土；裂缝机理；裂缝控制中图分类号：TU37文献标识码：A7目前对大体积混凝土尚无一个明确的定义。我国一级建造师执业资格考试用书编写委员会在2004年5月编写的《港口与航道工程管理与实务》这样定义:“在港口与航道工程中,一般现浇的连续式结构(如码头胸墙、船坞坞墙)和长、宽、高尺寸相近的大型实体预制构件(如大型混凝土方块)等容易因温度、收缩应

2、力引起开裂的混凝土,通称为港口与航道工程大体积混凝土”。日本建筑学会标准(JASS5)规定:“结构断面最小厚度在80cm以上,同时水化热引起混凝土内部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”。美国混凝土学会(ACI)规定:“任何就地浇筑的大体积混凝土,其尺寸之大,必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题,以最大限度减少开裂”。通过以上权威定义,可以这样说,大体积混凝土开裂无可避免,解决大体积混凝土的问题也即是如何解决大体积混凝土开裂的问题。本文依托重庆嘉陵江防洪护岸综合整治工程以及乌江银盘水电站大件码头

3、对大体积混凝土的作业经验,就大体积混凝土裂缝成困、防裂措施以及裂缝出现后的处理作一阐述。水工建筑物常属大体积混凝土工程，一次性混凝土浇筑量大，工程条件复杂，因而若施工措施控制不力，由于水泥在水化反应中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，大体积混凝土由于温度应力而特别容易开裂，轻者会影响混凝土的耐久性，重者还会严重影响构筑物的安全性能。因此，对大体积混凝土裂缝进行有效地预防,成为水利工程界普遍关注的问题。1．水工大体积混凝土特点与建筑大体积混凝土相比，水工大体积混凝土有以下的特点：(1)单位体积的混凝土水泥用量较大，

4、水泥水化产生的热量较多，绝热温升较大，温度峰值较高，内外温差和温度梯度较大，升温和降温速度较快；(2)混凝土设计标号高，按受力情况配筋率较高，其温度应力受钢筋的影响较明显；(3)混凝土具有工程量大、结构复杂、质量要求高、施工时间长等特点。2．大体积混凝土裂缝产生机理和原因2.1水泥的水化热水泥水化过程中要放出一定的热量。7由于混凝土的导热性能差，浇筑初期混凝土的强度和弹性模量都很低，对水化热引起的急剧温升约束不大。随着混凝土龄期的增长，弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大，以至产生很大的拉应力。当混凝土的抗拉强度

5、不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂缝。2.2气温变化大体积混凝土在施工阶段，外界气温的变化影响是显而易见的，因为外界气温愈高。混凝土的浇筑温度也愈高；而外界温度下降，又增加混凝土的降温幅度，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对大体积混凝土是极为不利的。2.3约束条件各种结构物在变形变化过程中，必然会受到一定的“约束”或“抑制”而阻碍变形。大体积混凝土由于温度变化会产生变形，而这种变形又受到约束，便产生了应力，这就是温度变化引起的应力状态。而当应力超过某一数值，便引起裂缝。2.4干收缩原因混凝土浇筑

6、成型后，养护工作不到位，没有及时地进行表面履盖，表面水分散失过快，导致混凝土内部与外部不均匀收缩。由于此干缩快慢差而形成的混凝土表面拉应力，也是水池底板混凝土产生裂缝的重要原因。2.5施工不当混凝土浇筑后，若表面不及时覆盖进行潮湿养护，表面水分迅速蒸发，很容易产生收缩裂缝，特别是在气温高、相对湿度低、风速大的情况下，干缩更容易发生。3．水工大体积混凝土裂缝的危害73.1产生渗漏混凝土裂缝将使进水口产生渗漏。渗漏的结果，一方面在压力水作用下使裂逐步扩宽和发展；另一方面当水渗入混凝土内部后将促使水泥水化物的水解。3.2加速混凝土碳化混

7、凝土裂缝的存在，使空气中的二氧化碳极易渗透到混凝土内部与水泥的某些水化产物相互作用形成碳酸钙，这就是常说的混凝土碳化。在潮湿的环境下二氧化碳能与水泥中的氢氧化钙、硅酸三钙、硅酸二钙相互作用并转化成碳酸盐，中和水泥的基本碱性，使混凝土的碱度降低，使钢筋纯化膜遭受破坏，当水和空气同时期渗入时，钢筋就产生锈蚀。同时由于混凝土碳化会加剧混凝土收缩开裂，导致混凝土结构物破坏。3.3影响混凝土结构物的结构强度和稳定性混凝土裂缝直接影响混凝土结构物的结构强度和整体稳定性。轻则会影响建筑物的外观、正常使用和耐久性，严重的贯穿性裂缝则可能导致混凝土

8、结构物的完全破坏。如水坝出现裂缝会使坝体刚度降低，在库水压力作用下坝体向下游的变形会加大，并产生不利的附加应力。3.4加快钢筋的腐蚀混凝土的裂缝使混凝土对钢筋的保护作用削弱，在裂缝部位，水和空气等物质和钢筋直接接触，钢筋很容一易受到腐蚀，钢筋腐蚀后