大體積混凝土裂縫的原因

1. 大體積混凝土裂縫的原因
　　大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的。各類裂縫產(chǎn)生的主要影響因素有幾種：一是結(jié)構(gòu)型裂縫，由外荷載引起的。二是材料型裂縫，主要由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的。
2. 大體積混凝土裂縫的主要類型
　   2.1 干縮裂縫
　　干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥漿中水分的蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生干縮，且這種收縮是不可逆的。
　　干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對(duì)濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生。
　　干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度多在0.05~0.2mm之間，大體積混凝土中平面部位多見，較薄的梁板中多沿其短向分布。
　　干縮裂縫通常會(huì)影響混凝土的抗?jié)B性，引起鋼筋的銹蝕影響混凝土的耐久性，在水壓力的作用下會(huì)產(chǎn)生水力劈裂影響混凝土的承載力等等。
　　混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。
　　2.2 塑性收縮裂縫
　　混凝土塑性收縮裂縫形成過程與混凝土的泌水有關(guān)。
　　泌水是指混凝土澆筑搗實(shí)后尚未凝結(jié)硬化之前，從外表看在混凝土的澆筑面上山現(xiàn)一層清水或者從模扳縫中滲出部分水的一種現(xiàn)象。這是因?yàn)樗诨炷涟韬衔锔鹘M分中密度最小。當(dāng)混凝土成型后的靜止過程中，部分密度較大的固體顆粒向下沉積，而水則只能向上浮動(dòng)，一部分水泌出到混凝土的外表面，稱為外泌水。另一部分被截留在鋼筋及粗骨料的下面形成水囊，水分蒸發(fā)后產(chǎn)生孔隙及界面裂縫，從而降低了鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度以及水泥石與骨料之間的界面強(qiáng)度，致使混凝土的抗凍、抗?jié)B和抗腐蝕能力減弱，抗壓抗折強(qiáng)度降低，這部分水稱為內(nèi)泌水。只有當(dāng)水泥水化產(chǎn)生的膠結(jié)強(qiáng)度足以阻止固體顆粒相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者各種固體顆粒經(jīng)過遷移已達(dá)到緊密堆積狀態(tài)時(shí)，沉積相對(duì)停止，泌水才告結(jié)束。泌水使混凝土的體積縮小，促成了混凝土塑性裂縫的產(chǎn)生。
　　混凝土塑性收縮裂縫不僅會(huì)影響混凝土構(gòu)件的外觀質(zhì)量，更重要的是會(huì)造成混凝土防水性能下降、鋼筋容易銹蝕等不良后果，影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限，關(guān)于這一點(diǎn)應(yīng)在設(shè)計(jì)和施工過程中給予充分的重視。
塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬、兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一，互不連貫狀態(tài)。常發(fā)生在混凝土板或比表面積較大的墻面上，較短的裂縫一般長(zhǎng)20～30cm，較長(zhǎng)的裂縫可達(dá)2～3ｍ，寬1～5mm。從外觀分為無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)狀和稍有規(guī)則的斜紋狀或反映出混凝土布筋情況和混凝土構(gòu)件截面變化等規(guī)則的形狀，深度一般3～10cm。它與塑性沉降裂縫相比，貫穿整個(gè)混凝土板的裂縫是極少的，而且塑性收縮裂縫通常延伸不到混凝土板的邊緣。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等等。 
　   2.3 沉陷裂縫
沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致?；蛘咭?yàn)槟０鍎偠炔蛔?，模板支撐間距過大或支撐底部松動(dòng)等導(dǎo)致。特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)。一般沿與地面垂直或呈30～45°角方向發(fā)展。較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯(cuò)位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。
     2.4 溫度裂縫
　　溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。混凝土澆筑后,在硬化過程中,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升。而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差。較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大，或者是混凝土受到寒潮的襲擊等，會(huì)導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降，而產(chǎn)生收縮。表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。
　　溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律。大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯(cuò)；梁板類長(zhǎng)度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長(zhǎng)邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯：冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。3. 裂縫的防治措施
　   3.1 設(shè)計(jì)措施
　　1. 精心設(shè)計(jì)混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應(yīng)盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，生產(chǎn)出高強(qiáng)、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。
　　2. 增配構(gòu)造筋提高抗裂性能。配筋應(yīng)采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應(yīng)在0.3-0.5%之間。
　　3. 避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。
　　4. 在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。
　　5. 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮施工時(shí)的氣候特征，合理設(shè)置后澆縫，保留時(shí)間一般不小于60天。如不能預(yù)測(cè)施工時(shí)的具體條件，也可臨時(shí)根據(jù)具體情況作設(shè)計(jì)變更。
　　3.2 施工措施
　　1. 嚴(yán)格控制骨料級(jí)配和合泥量 
　　選用10.40mm連續(xù)級(jí)配碎石(其中10.30mm級(jí)配含量65％左右)，細(xì)度模數(shù)2.80-3.00的中砂(通過0．315n凹篩孔的砂不少于15％，砂率控制在40％-45％)。砂、石含泥量控制在1％以內(nèi)，并不得混有有機(jī)質(zhì)等雜物，杜絕使用海砂。
　　2. 選擇適當(dāng)外加劑
　　可根據(jù)設(shè)計(jì)要求，混凝土中摻加一定用量外加劑，如防水劑、膨脹劑、減水劑、緩凝劑等外加劑。外加劑中糖鈣能提高混凝土的和易性，使用水量減少20％左右，水灰比可控制在0.55以下，初凝延長(zhǎng)到5h左右。
　　3. 選擇優(yōu)化配合比
　　選用良好級(jí)配的骨料，嚴(yán)格控制砂石質(zhì)量，降低水灰比，并在混凝土中摻加粉煤灰和外加劑等，以降低水泥用量，減少水化熱，以降低混凝土溫升，從而可以降低混凝土所受的拉應(yīng)力。
　　4. 采用切實(shí)可行的施工工藝 
　　根據(jù)泵送大體積混凝土的特點(diǎn)，采用“分段定點(diǎn)，一個(gè)坡度，薄層澆筑，循序推進(jìn)，一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能較好地適應(yīng)泵送工藝，避免混凝土輸送管道經(jīng)常拆除、沖洗和接長(zhǎng)，從而提高泵送效率，簡(jiǎn)化混凝土的泌水處理，保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時(shí)間。根據(jù)混凝土泵送時(shí)自然形成一個(gè)坡度的實(shí)際情況，在每個(gè)澆筑帶的前后布置兩道振動(dòng)器，第一道布置在混凝土出料口，主要解決上部混凝土的振實(shí)；由于底層鋼間距較密，第二道布置在混凝土坡腳處，以確保下部混凝土密實(shí)。隨著澆筑的推進(jìn)，振動(dòng)器也相應(yīng)跟上，以確保整個(gè)高度上混凝土的質(zhì)量。由于大體積泵送混凝土表面水泥漿較厚，故澆筑結(jié)束后須在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍，打磨壓實(shí)，以閉合混凝土的收水裂縫。
　　5. 嚴(yán)格控制混凝土入模溫度
　　大體積混凝土最好選在春秋季施工，以降低入模溫度，既是在夏季施工最好采取有效措施降低入模溫度，再者澆筑混凝土?xí)r最好不要讓混凝土在太陽下直接爆曬。施工過程中應(yīng)對(duì)碎石灑水降溫，保證水泥庫通風(fēng)良好，自來水預(yù)可先放入地下蓄水池中降溫。
　　6. 加適當(dāng)預(yù)埋件
　　在混凝土易裂縫部位埋設(shè)應(yīng)力應(yīng)變傳感片，直接測(cè)試?yán)瓚?yīng)力，以便更直接控制混凝土（調(diào)節(jié)保溫保濕養(yǎng)護(hù)條件，保證溫度梯度），確?；炷敛怀霈F(xiàn)裂縫。在基礎(chǔ)面筋上加設(shè)鐵絲網(wǎng)或小直徑鋼筋網(wǎng)，以提高混凝土表面抗裂性（中間溫度筋可去掉）。如3.0m厚承臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，在承臺(tái)中間設(shè)置了墊20＠2肋水平抗縮鋼筋網(wǎng)片。采用“水平分層間隙”施工方法，分兩層進(jìn)行澆筑，間隙時(shí)間7d以上，分層厚度各1.5m，抗縮鋼筋網(wǎng)設(shè)置在下層1.5m的上表面。在工期允許的情況下，這種施工方法可降低內(nèi)部最高溫升、減少人力、材料及機(jī)械設(shè)備的投入。 
　　7. 改進(jìn)施工技術(shù)
　　施工時(shí)加強(qiáng)插筋位置的振搗、抹壓、養(yǎng)護(hù)。由于鋼筋是熱的良導(dǎo)體，易產(chǎn)生大的溫度梯度，這是裂縫產(chǎn)生的一個(gè)主要環(huán)節(jié)。同時(shí)加強(qiáng)初凝前的抹壓，以消除初期裂縫，并加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，提高混凝土抗拉強(qiáng)度。
　　8. 加強(qiáng)混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)
　　混凝土澆筑后，應(yīng)盡快回填土--土是混凝土最好的養(yǎng)護(hù)材料之一。目前這是混凝土保溫保濕養(yǎng)護(hù)的最有效方法，對(duì)預(yù)防裂縫是非常有益的。如采用蓄水法保溫養(yǎng)護(hù)，在混凝土施工期間可通入冷卻循環(huán)水，以便加快承臺(tái)內(nèi)部熱量的散發(fā)。如采用內(nèi)散外蓄綜合養(yǎng)護(hù)措施，可有效降低混凝土的溫升值，且可大大縮短養(yǎng)護(hù)周期，對(duì)于超厚大體積混凝土施工尤其適用。
　　9. 加強(qiáng)技術(shù)管理
　　加強(qiáng)原材料的檢驗(yàn)、試驗(yàn)工作。施工中嚴(yán)格按照方案及交底的要求指導(dǎo)施工，明確分工，責(zé)任到人。加強(qiáng)計(jì)量監(jiān)測(cè)工作，定時(shí)檢查并做好詳細(xì)記錄，認(rèn)真對(duì)待澆筑過程中可能出現(xiàn)的冷縫，并采取措施加以杜絕。在變截面施工前，一定要加強(qiáng)預(yù)測(cè)，并保證預(yù)測(cè)的科學(xué)性。同時(shí)在實(shí)施過程中，要切實(shí)落實(shí)施工方案。
　　10. 加強(qiáng)混凝土的測(cè)溫工作 
　　為及時(shí)掌握混凝土內(nèi)部溫升與表面溫度的變化值，在承臺(tái)內(nèi)埋沒若干個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，采用L形布置，每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)埋設(shè)溫管2根01根管底埋置于承臺(tái)混凝土的中心位置，測(cè)量混凝土中心的最高溫升，另一根管底距承臺(tái)上表面100 mm，測(cè)量混凝土的表面溫度，測(cè)溫管均露出混凝土表面100 mm。用100的紅色水銀溫度計(jì)測(cè)溫，以方便讀數(shù)。第l-5d每2h測(cè)溫1次，第6d后每4h測(cè)溫1次，測(cè)至溫度穩(wěn)定為止。從已有施工經(jīng)驗(yàn)的測(cè)溫情況看，混凝土內(nèi)部溫升的高峰值一般在3.5d內(nèi)產(chǎn)生，3d內(nèi)溫度可上升到或接近最大溫升，內(nèi)外溫差值在20℃左右，控制在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

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