大体积混凝土裂缝控制方法浅析
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摘要：大体积混凝土施工时, 由于水泥水化热、约束条件、外界气温变化、混凝土收缩变形等因素会导致大体积混凝土结构出现温度裂缝。文章根据笔者多年工作经验，进行了简要分析。
Abstract: In mass concrete construction, the hydration heat of cement, constraints, external temperature changes, concrete shrinkage and other factors will result in the temperature cracks of massive concrete structure.
关键词：大体积混凝土；温度；裂缝控制
Key words: mass concrete；temperature；crack control
中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）01-0069-01
0引言
大体积砼结构产生裂缝主要是由于水泥水化过程中释放出大量的水化热引起温度变化和混凝土收缩，从而产生的温度应力和收缩应力，进而形成裂缝。这些裂缝常常给工程带来不同程度的危害。因此，控制温度应力和温度变形裂缝的开展，是大体积砼结构施工中一个重要课题。
1裂缝产生的主要原因
大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由内外温差而产生的；另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但抗拉能力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。
1.1 水泥水化热影响水泥在水化过程中要产生一定热量，是大体积砼内部热量的主要来源。砼浇筑初期，水泥水化产生大量的水化热，使砼的温度很快上升，砼的表面散热条件好，热量可向大气中散发，温度上升较少，而砼内部由于截面厚度大，导热性能很差，散热条件差，水化热聚集在结构内部不易散发，因而温度上升较多，内外形成温度梯度，形成内约束，致使砼内部产生压应力，面层产生拉应力。该拉应力超过砼极限抗拉强度时，砼表面就产生裂缝。
1.2 约束条件影响大体积混凝土结构由于温度变化而产生变形，当这种变形受到内外约束时就产生应力。混凝土结构的变形，在全约束条件下，是温差和混凝土线膨胀系数的乘积，即ε=TX，当ε超过混凝土的极限拉伸直ερ时，混凝土便出现裂缝。但混凝土结构不可能受到全约束，而且混凝土还有徐变变形。因此，当混凝土内外温差在25℃甚至在30℃情况下，混凝土也有可能不产生。
1.3 外界气温变化影响大体积混凝土施工期间，外界气温的变化对结构产生裂缝有重大影响。大体积混凝土不易散热，其内部温度有时高达80℃以上，而且持续时间较长，当外界气温下降，特别是外界气温骤降时，外层混凝土与内部混凝土形成很大温差，导致混凝土裂缝的开展。
1.4 混凝土收缩变形影响混凝土的拌和水中，只有约20%的水分是水泥水化所需要的，其余的80%是由于混凝土浇筑过程中保证足够的和易性所需要的，这80%的水分都要被蒸发。混凝土在水泥水化过程中的体积变形，多数是收缩变形，少数是膨胀变形，多余水分的蒸发是混凝土体积收缩的主要原因之一。当存在约束时，这种干燥收缩即产生收缩应力。大体积混凝土结构，为防止其产生温度裂缝，首先要进行温度应力和整浇长度的计算。验算由温差和混凝土收缩所产生的温度应力是否超过当时基础混凝土的极限抗拉强度，或者进行最大整浇长度计算，以便研究是否需要留置伸缩逢（设置后浇带），除此以外，在施工之前过程中，针对混凝土产生温度裂缝的原因，采取有效的技术措施具有重大意义。
2防止裂缝产生措施
2.1 控制混凝土温升如何控制大体积混凝土结构因水化热而产生温升：①选用低热或中热水泥品种。砼升温的热源是水泥水化热，选用中、低热的水泥品种可以减少水化热，使砼减少温升。②利用砼的后期强度。高层建筑一般施工工期较长，其基础等大体积砼结构承受的设计荷载，往往要在较长时间之后才施加其上，所以只要保证砼的强度在28d以后继续增长，并且在预计的时间（45、60d或90d）能达到设计强度，可利用f45，f60，f90来替代f28作为砼设计强度，这样可使每立方米砼的水泥用量减少40-70kg左右，砼水化热温长相应减少4-7℃。③掺加木质素磺酸钙。木质素磺酸钙为阴离子表面活性剂，对水泥颗粒有明显的分散效应，并使水的表面张力降低而起加气作用。④掺入粉煤灰外加料。试验表明，在混凝土内掺入一定数量的粉煤灰，不但可以替代部分水泥，而且能改善混凝土粘塑性，并可增加泵送混凝土要求的0.315mm以下细颗粒的含量，改善混凝土可泵性，降低混凝土的水化热。⑤粗细骨料的选择。大体积钢筋混凝土宜优先采用自然连续级配的粗骨料配制的混凝土，因为连续级配粗骨料配制的混凝土具有较好的和易性、较少的用水量和水泥用量以及较高的抗压强度。⑥控制砼的出机温度和浇筑温度。为了控制大体积砼总温升和减少结构内部的温差，控制出机温度和浇筑温度同样是十分重要的。对砼的温度影响最大的是石子温度，其次是砂和水的温度，水泥温度影响很小。
2.2 延缓砼的降温速率大体积砼浇筑后，应及时对砼进行保温，保湿养护，这是因为必要而有效的保温，保湿可减少砼表面热扩散，可以减少砼升温阶段的内外温差，防止产生表面裂缝。保温、保湿养护的材料一般采用草袋、砂、锯末、炉渣以及塑料薄膜覆盖和蓄水养护等方法。在寒冷季节，可搭设挡风保温棚。覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算。为了防止气温骤降，还可备碘钨灯等加热设备，临时用以加热。在干旱缺水地区，也可用养护剂养护，即在砼表面涂刷一层能防水的养护剂，养护剂中含有挥发性物质，待其挥发后，即在砼表面形成一层隔水薄膜，可以防止砼中水分的损失。
2.3 减少砼收缩，提高砼极限拉伸值为了减少收缩，提高砼极限拉伸值，可以采用下述两方面的技术措施。①掺入微膨胀外加料。掺入适量膨胀剂的砼在硬化期间产生体积膨胀，在约束条件下，它通过水泥石与钢筋的粘结使钢筋张拉，被张拉的钢筋对砼本身产生压缩应力，当砼中产生0.2-0.7Mpa的自应力值，可大致抵消由于砼干缩和徐变时产生的拉应力，即砼的拉应变接近于零，或小于0.1-0.2mm/m，从而提高了砼的抗裂性，对防止温度和干缩裂缝是十分有益的。②改进施工工艺，提高施工质量。砼的收缩和极限拉伸值，除与水泥用量、骨料品种和级配，水灰比和骨料含泥量等有关外，还与施工工艺和施工质量有很大关系。
2.4 改善界面的约束条件和构造设计采取措施：①设置滑动层；②合理配筋；③避免应力集中；④合理截面厚度；⑤合理分段施工。
2.5 施工监测在施工过程中，些监测工作会结合施工组织者及时提供信息反映大体积砼浇筑块体内温度变化的实际情况及所采取的施工技术效果，为施工组织者在施工过程中及时准确采取温近期对策提供科学依据。
参考文献：
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