文档介绍：大体积混凝土裂缝的成因及控制预防措施
大体积混凝土裂缝的成因及控制预防措施
[摘要]:裂缝是钢筋混凝土结构中常见的、但是又较难避免,本文重点探讨大体积混凝土裂缝产生的各种原因以及裂缝控制预防的综合技术措施。
[关键词]:大体积混凝土;裂缝;成因;控制预防措施
一、大体积混凝土的定义
根据我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009定义,大体积混凝土为混凝土结构物实体最小尺寸不小于1m的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。
二、大体积混凝土裂缝的成因
影响大体积混凝土产生裂缝的主要因素有:水泥水化热、外界气温变化、约束条件及混凝土的收缩变形。
1、水泥水化热
混凝土的凝结硬化过程中,水泥水化会释放大量的水化热。由于大体积混凝土截面厚度大,水化热聚集在结构内部不易散发,会引起混凝土结构内部急骤升温。试验研究表明,水泥水化热在1~3d内放出的热量最多,大约占总热量的50%左右;混凝土内部的最高温度,大多发生在浇筑后的3~5d。水化热可以从混凝土表面自由散失,而混凝土内部的水化热不如表面散失的快,造成混凝土内外温差较大,此时就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成正比,温差越大,温度应力也越大。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时,便开始产生温度裂缝。
2、外界气温变化
混凝土的内部温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和混凝土的散热温度三者的叠加。大体积混凝土结构不易散热,其内部温度可高达80℃以上,而且持续时间较长。如外界温度下降,尤其是气温骤降,大大增加混凝土内外的温度梯度,温差愈大,温差应力也愈大。此时混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,当这个拉应力超过混凝土的抗拉强度时,就会造成大体积混凝土表面出现裂缝。
3、内外约束条件
大体积混凝土一般与地基整体浇筑在一起,因此会受到地基的限制因而产生外部的约束应力。当混凝土早期温度上升时,产生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力,由于此时混凝土的弹性模量小,徐变和应力松弛较大,使混凝土与地基连接不牢固,因而压应力较小。但当温度下降时,产生较大的拉应力,若超过混凝土的抗拉强度,混凝土就会出现垂直裂缝。
4、混凝土的收缩变形
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的,而其余约80%的水分要被蒸发。而混凝土初凝之前出现泌水和水分急剧蒸发,引起失水收缩,水灰比过大、水泥用量大、外加剂保水性差、粗骨料少、振捣不良、环境温度高、表面失水大、抹压不及时和养护不良的部位等都能导致混凝土塑性收缩而发生表面开裂现象。
混凝土浇筑完毕后一周左右,水泥浆中水分的蒸发会产生不可逆的干缩,主要原因是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果:混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小,变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。
三、大体积混凝土裂缝的控制预防措施
1、设计方面的控制措施
结构承受的约束作用分内约束(自约束)和外约束两类。在约束状态下,结构首先要求有变形的余地,如结构能满足此要求,不再产生约束应力。如结构没有条件满足此要求,则必然产生约束应力,一旦超过混凝土的抗拉强度,就会导致开裂的产生。所以,我们提出了“抗