大体积混凝土裂缝的预防与控制
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大体积混凝土裂缝产生原因及其预防控制措施随着社会发展和科学技术的进步,混凝土已经成为人们生产和生活中不可或缺的建筑材料之一。
而在混凝土的施工过程中,裂缝是一种难以避免的现象。
特别是在大体积混凝土中,裂缝更容易产生。
那么,大体积混凝土裂缝的产生原因及预防控制措施都有哪些呢?本文将从以下几个方面来探讨这个问题。
一、大体积混凝土裂缝产生的原因1.温度影响:混凝土中的水分含量在干燥的环境下会蒸发,导致混凝土体积缩小,从而产生裂缝。
特别是夏季高温,混凝土表面的温度会快速升高,而混凝土内部的温度升高较缓慢,导致内外温度差异较大,从而产生温度裂缝。
2.施工质量问题:在混凝土施工过程中,如果混凝土振捣不够均匀,或者浇筑不够均匀,会导致混凝土内部结构不均匀,从而在长期使用中产生裂缝。
3.混凝土配合比的问题:混凝土配合比不合理,特别是水灰比过大,会导致混凝土开裂。
由于水灰比过大,混凝土中的水分过多,减弱了混凝土的强度和抗渗性能,容易在外力作用下产生干缩裂缝甚至拉裂裂缝。
4.材料的问题:混凝土中掺入不合格的石子或者夹带杂质,不但影响混凝土的强度和密实度,也会导致混凝土开裂。
5.抗倒塌性能不足:混凝土在浇筑后在现场长期停留,如果混凝土的抗倒塌性能不足,会导致混凝土在硬化过程中内部产生气鼓,进而破坏混凝土内部的结构,从而容易产生裂缝。
二、大体积混凝土裂缝的预防控制措施1.注重混凝土配合比的精确掌控:混凝土的强度、抗渗性能以及抗裂性能等指标均与配合比密不可分。
注重配合比的精确掌控,保证其合理性,不仅能够提高混凝土的耐久性,还能够保证混凝土的抗裂性能。
2.加强施工质量监管:确保混凝土振捣均匀,浇筑均匀,尽可能避免形成混凝土内部结构不均匀的问题。
这不仅能够减少混凝土产生裂缝的概率,而且能够提高混凝土的强度和密实度。
3.科学合理地对混凝土在施工期间进行养护:混凝土在施工过程中,应尽可能减少热愈合,加强养护,保证混凝土的强度和密实度。
大体积混凝土质量通病及防治措施在建筑工程中,大体积混凝土的应用越来越广泛。
然而,由于其体积大、结构厚实、施工技术要求高,在施工过程中容易出现一些质量通病,如裂缝、蜂窝麻面、孔洞等,这些问题不仅影响混凝土的外观质量,还可能降低其结构性能和耐久性。
因此,了解大体积混凝土质量通病的产生原因,并采取有效的防治措施,对于保证工程质量具有重要意义。
一、大体积混凝土质量通病(一)裂缝裂缝是大体积混凝土最常见的质量通病之一。
裂缝按深度不同可分为表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝。
表面裂缝一般危害性较小,但在外界因素的影响下,可能会发展成为深层裂缝或贯穿裂缝。
深层裂缝和贯穿裂缝会严重影响混凝土的结构性能和耐久性。
裂缝产生的原因主要有以下几个方面:1、水泥水化热大体积混凝土中水泥用量较大,水泥在水化过程中会释放出大量的热量,导致混凝土内部温度升高。
由于混凝土的导热性能较差,内部热量不易散发,从而形成较大的内外温差。
当温差超过一定限度时,混凝土表面就会产生拉应力,当拉应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
2、外界气温变化在混凝土施工过程中,如果外界气温突然下降,会导致混凝土表面温度急剧下降,而内部温度下降较慢,从而形成较大的内外温差,产生裂缝。
3、混凝土收缩混凝土在硬化过程中会发生收缩,包括塑性收缩、干燥收缩和自收缩等。
如果收缩受到约束,就会产生拉应力,导致裂缝的产生。
4、约束条件大体积混凝土在浇筑过程中,如果受到地基、模板等的约束,不能自由变形,就会在混凝土内部产生拉应力,当拉应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
(二)蜂窝麻面蜂窝麻面是指混凝土表面局部出现酥松、砂浆少、石子多,石子之间形成空隙类似蜂窝状的窟窿,以及混凝土表面局部缺浆、粗糙,或有许多小凹坑的现象。
蜂窝麻面产生的原因主要有以下几个方面:1、混凝土配合比不当混凝土中水泥、砂、石的比例不合适,或者砂率过小、石子粒径过大,都会导致混凝土和易性差,容易产生蜂窝麻面。
大体积混凝土温度裂缝的防治措施在大体积混凝土结构中,由于温度变化引起的热应变,经常会出现温度裂缝的情况,严重影响结构的耐久性和安全性。
以下是几种防治大体积混凝土温度裂缝的措施:
1.降低混凝土温度:可以通过喷浆、加水等方式来冷却混凝土,降低其温度,从而减少热应力。
2.增加混凝土内部的缝隙:在混凝土中添加适量的纤维或掺入空心微珠等材料,可以形成一定的缝隙,减小混凝土的内部应力,从而防止温度裂缝的产生。
3.使用抗裂混凝土:抗裂混凝土中添加了抗裂剂,可以有效地防止温度裂缝的产生。
4.加强混凝土结构的补充措施:在混凝土结构中增加预应力钢筋或加固板等措施,可以有效减少混凝土的裂缝程度和裂缝宽度。
5.定期检查和维护:定期检查混凝土结构的破坏情况,及时维护和修复,可以延长混凝土结构的使用寿命,减少温度裂缝的产生。
综上所述,防治大体积混凝土温度裂缝需要综合采取多种措施,以保障结构的耐久性和安全性。
大体积混凝土防裂技术措施有哪些1:一:引言在混凝土结构工程中,为了提高其抗裂性能,需要采取一定的技术措施。
本文将详细介绍大体积混凝土防裂技术措施的相关内容。
二:加强混凝土配合比的设计1. 根据工程要求确定合理的水灰比,控制混凝土的水胶比在合适范围内。
2. 选择适宜的胶凝材料,如选用聚合物改性材料,可以显著提高混凝土的抗裂性能。
三:增加混凝土的抗张性能1. 添加适量的短纤维增强剂,可以有效地提高混凝土的抗拉强度和抗裂性能。
2. 使用金属纤维增强剂,能够在混凝土裂缝出现时起到一定的抑制裂缝扩展的作用。
四:加强混凝土的抗渗性能1. 采用高性能混凝土,具有较低的渗透性和较高的抗渗能力。
2. 使用防水剂进行表面处理,能够有效地提高混凝土的抗渗性。
五:合理安排结构的形状和布置1. 设置合理的缝隙和热应力缓冲区,能够减少混凝土的应力集中和裂缝的产生。
2. 选用合适的引伸缝和防裂带,能够有效地减少混凝土结构的裂缝。
六:加强施工技术控制1. 控制混凝土的浇筑速度和厚度,避免快干缩引起的裂缝。
2. 保持合适的温度和湿度,防止混凝土过早干燥引起的裂缝。
七:结语通过以上的技术措施,可以有效地提高大体积混凝土的抗裂性能,确保工程的安全和耐久性。
附件:相关参考资料和图纸。
法律名词及注释:1. 混凝土:指由水泥、沙、石料和水按一定比例掺和而成的人工石料。
2. 抗张性能:指材料或结构受张力作用下的抵抗力。
3. 抗渗性能:指材料或结构防止液体渗透的能力。
2:一:背景介绍大体积混凝土结构工程在施工过程中容易出现裂缝问题,为了保证工程的安全和耐久性,需要采取一系列的防裂技术措施。
本文将详细介绍大体积混凝土防裂技术措施的相关内容。
二:混凝土材料的选择1. 选择强度等级较高的水泥,以提高混凝土的强度和抗裂性能。
2. 选取合适的骨料和矿渣,以优化混凝土的配合比和力学性能。
三:控制混凝土的配合比1. 控制水灰比在合适的范围内,以保证混凝土的强度和抗裂性能。
大体积混凝土浇筑裂缝原因及预防措施混凝土在使用过程中容易出现裂缝,这些裂缝会严重影响混凝土的使用寿命和性能。
在大体积混凝土浇筑中,裂缝的出现尤其令人担忧,因为这些裂缝很可能造成严重的损失。
因此,深入研究大体积混凝土浇筑裂缝的原因及如何预防是关键。
裂缝的形成原因1. 混凝土的收缩混凝土浇筑后会发生收缩,收缩不均匀或者收缩量巨大可能会导致裂缝的形成。
预防措施:a. 在施工过程中,应控制混凝土的水灰比,尽量减少混凝土的憎水性,以减少混凝土的收缩。
b. 在混凝土中添加适当的控制收缩的剂,如聚合物纤维、增塑剂等,来有效控制混凝土的收缩。
2. 温度变化混凝土的温度变化也是裂缝出现的一个重要原因。
当混凝土受到剧烈的温度变化时,容易出现裂缝。
a. 在施工中,应合理选择混凝土的配合比,使得混凝土的表观温度在合理的范围内。
b. 在施工中应使用遮阳网等遮影措施,保持混凝土的表观温度稳定,减少混凝土温度的变化。
3. 不均匀的荷载混凝土在承受不均匀的荷载时容易产生裂缝,这种荷载可能是外部荷载,也可能是混凝土自身的不均匀收缩力。
a. 总设计应考虑在混凝土结构的受力分配和荷载分配上保持平衡和合理,以减少不均匀荷载的出现。
b. 混凝土在浇筑前应做好良好的压实和回弹测试,以确保混凝土的密实度和质量。
4. 混合料问题混凝土的配合料不良或混合不均匀,容易导致混凝土质量受损,从而产生裂缝。
a. 选择质量好的混合料,确保原材料的质量和配比的准确性。
b. 在浇筑前将混凝土反复搅拌,以保证混凝土的完全混合。
5. 浇筑施工不当浇筑施工时,混凝土的振捣和密实不当,地面的平坦度不足等问题,都可能导致裂缝的产生。
a. 在混凝土浇筑前应充分平整土地,清理好浇筑表面的杂物,保持施工区域的清洁。
b. 应合理选择振捣方式和频率,并保证混凝土的振捣和密实均匀。
c. 浇筑混凝土后,应及时覆盖保护,避免日光直射和热风吹拂,让混凝土缓慢干燥,避免裂缝的产生。
总之,为了避免大体积混凝土浇筑中裂缝的产生,需要从混凝土配制、施工方式、环境条件等多方面考虑,综合运用各种技术和措施,最大程度地保证混凝土的质量和性能。
防止大体积混凝土裂缝产生的措施
大体积混凝土在施工过程中容易出现裂缝,影响结构的强度和美观度。
以下措施可以有效防止大体积混凝土裂缝产生:
1. 控制水灰比:水灰比过高会使混凝土变得过于流动,难以凝固,容易出现裂缝。
控制水灰比可以使混凝土的强度和稳定性得到保证。
2. 增加混凝土中的骨料:适量增加混凝土中的骨料可以降低水
灰比,减少混凝土的收缩率和热胀冷缩率,从而减少裂缝的产生。
3. 控制施工温度:避免在高温或低温条件下施工可以减少混凝
土的收缩和膨胀,从而减少裂缝的产生。
4. 使用聚合物或纤维增强剂:加入聚合物或纤维增强剂可以提
高混凝土的韧性和抗裂性,减少裂缝的产生。
5. 控制混凝土的浇筑速度和浇筑方式:混凝土的浇筑速度过快
或浇筑方式不当容易造成混凝土内部应力不均,从而导致裂缝的产生。
通过上述措施,可以有效防止大体积混凝土裂缝的产生,保证建筑结构的稳定性和美观度。
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浅析大体积混凝土结构裂缝产生原因及预防控制摘要:大体积混凝土施工中普遍会遇到裂缝控制问题,这是因为混凝土体积大,聚集的大量水化热会导致混凝土内外散热不均匀,在受到内外约束的情况下,混凝土内部会产生较大的温度应力并很可能导致裂缝产生,最终为工程结构埋下严重质量隐患。
因此,大体积混凝土施工中应严格控制裂缝产生和发展,以保证工程质量。
本文结合工作实际,简要分析大体积混凝土结构裂缝产生原因,并提出预防控制措施。
关键词:混凝土裂缝;产生原因;预防控制引言:大体积混凝土是指最小断面任何一个方向尺寸大于1m以上,一次性浇筑量较大的混凝土结构,其尺寸已大到必须采取相应技术措施降低其温差,控制温度应力与裂缝开展的混凝土。
大体积混凝土与普通混凝土相比,具有结构厚、体形大、钢筋密、一次浇筑量多,施工难度大等特点。
大体积混凝土除需满足普通混凝土强度、刚度、整体性和耐久性等要求外,还必须控制混凝土温度变形裂缝的产生和发展。
由于大体积混凝土施工条件复杂、施工情况各异,砼原材料质量性能差别很大,因此控制砼温度裂缝就不单纯是结构理论问题,还涉及到结构计算与设计、材料组成和其物理力学指标、施工工艺等方面的综合技术问题。
一、裂缝产生原因分析混凝土结构裂缝分微观裂缝和宏观裂缝。
微观裂缝是包括骨料与水泥石结合面的裂缝、水泥石自身裂缝及骨料本身裂缝等。
微观裂缝的分布无规则、不贯通,一般用肉眼看不见。
而宏观裂缝是由微观裂缝发展扩大而来,是用肉眼看得见的,其宽度一般不小于0.05mm。
混凝土结构裂缝的产生主要由以下三个方面的原因:一是由外荷载引起或由主要计算应力引起;二是由于结构的实际工作与计算假设理想模型间的差异而产生的结构次应力引起的;三是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形,当结构变形受到约束时就产生应力,且应力大于混凝土抗拉强度时就产生裂缝。
建筑结构中的大体积混凝土所承受的变形主要由温差和收缩所产生,是我们控制的主要内容之一。
2024年大体积商品混凝土裂纹的控制
1. 使用低收缩的混凝土:选择低收缩性能优良的混凝土材料,可以减少混凝土在硬化过程中的收缩,减少裂缝的产生。
2. 控制混凝土表面的蒸发速率:在混凝土浇筑后,要注意控制浇水或使用覆盖物来减少混凝土表面的蒸发速率,以防止裂纹的发生。
3. 控制温度变化:在混凝土浇筑后,要通过控制温度变化来减少混凝土的热应力,可以采取降低浇筑温度、使用降温剂等措施。
4. 使用添加剂:在混凝土配制中加入一些添加剂,如减水剂、增稠剂、增强剂等,可以改善混凝土的流动性、减少收缩等问题,从而降低裂纹的发生。
5. 控制施工过程:在混凝土浇筑过程中,要注意控制浇注速度、浇筑高度、振捣等施工参数,以确保混凝土的均匀性,减少裂纹的产生。
这些仅仅是一些一般性的建议,具体的控制裂纹的方法还需要根据具体的工程要求和现场条件进行综合考虑和控制。
建议您在实施前咨询专业的工程师或混凝土技术人员,以确保正确的建议和方法。
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大体积混凝土裂缝控制及预防措施1 引言随着我国基础建设的快速发展,大体积混凝土施工日益增多,而大体积混凝土施工中普遍会受到裂缝影响工程质量的问题。
大体积混凝土产生裂缝的原因是多方面的,涉及的因素很多,具有综合性。
因为混凝土体积大,聚集了大量的水化热,容易导致混凝土内外散热不均匀,最终为工程结构埋下严重质量隐患.因此,从对原材料、混凝土配合比以及施工过程各环节入手,加强事前控制,事后养护控制,掌握施工过程各环节控制要点,系统地进行大体积混凝土浇筑与养护,才能保证大体积混凝土的施工质量。
2 混凝土裂缝的分类2.1 按成因划分2.1.1 结构性裂缝由各种外荷载引起的裂缝,也称荷载裂缝。
它包括由外荷载的直接应力引起的裂缝和在外荷载作用下结构次应力引起的裂缝。
2.1.2 非结构性裂缝由各种变形变化引起的裂缝。
它包括温差,干缩湿胀和不均匀沉降等因素引起的裂缝。
这类裂缝是在结构的变形受到限制时引起的内应力造成的。
从国内外的研究资料以及大量的工程实践看,非结构性裂缝在工程中占了绝大多数,约为80% ,其中以收缩裂缝为主导。
2.2 按时间划分2.2.1 施工期间出现的裂缝包括塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、干燥收缩裂缝、自身收缩裂缝、温度裂缝、施工操作不当出现的裂缝、早期冻胀作用引起的裂缝以及一些不规则裂缝。
2.2.2 使用期间出现的裂缝包括钢筋锈蚀膨胀产生的裂缝、盐碱类介质及酸性侵蚀气液引起的裂缝、冻融循环造成的裂缝、碱骨料反应引起的裂缝以及循环动荷载作用下损伤累积引起的裂缝等。
2.3 按形状划分2.3.1 纵向裂缝平行于构件底面,顺筋分布,主要由钢筋锈蚀作用引起;2.3.2 横向裂缝垂直于构件底面,主要由荷载作用、温差作用引起;2.3.3 剪切裂缝由于竖向荷载或震动位移引起;2.3.4 斜向裂缝、八字形或倒八字形裂缝常见于墙体混凝土梁,主要因地基的不均匀沉降以及温差作用引起;2.3.5 X形裂缝常见于框架梁、柱的端头以及墙面上,由于瞬间的撞击作用或者地震荷载作用引起;2.3.6 各种不规则裂缝如反复冻融或火灾等引起的裂缝。
大体积混凝土裂缝产生原因及其预防控制措施一、大体积混凝土裂缝类型及裂缝产生原因分析大体积混凝土结构裂缝主要包括干燥收缩裂缝、塑性收缩裂缝、自身收缩裂缝、安定性裂缝、温差裂缝、碳化收缩裂缝等。
1.收缩裂缝。
影响混凝土收缩的主要因素主要是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品种。
混凝土中的用水量和水泥用量越高,混凝土收缩就越大。
水泥品种对干缩量及收缩量也有很大的影响,一般中低热水泥和粉煤灰水泥的收缩量较小。
自身收缩是混凝土收缩的一个主要来源。
自身收缩主要发生在混凝土拌合后的初期。
塑性收缩也是大体积混凝土收缩一个主要来源。
出现裂缝以后,混凝土体内的水分蒸发进一步加快,于是裂缝迅速扩展。
所以在这种情况下混凝土浇筑后需要及早覆盖养生。
2.温差裂缝。
混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。
温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。
特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。
温差的产生主要有三种情况:第一种是在混凝土浇筑初期,这一阶段产生大量的水化热,形成内外温差并导致混凝土开裂,这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天(升温阶段)。
另一种是在拆模前后,这时混凝土表面温度下降很快,从而导致裂缝产生。
第三种情况是当混凝土内部温度高达峰值后,热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度,它们与最高温度的差值即内部温差。
这三种温差都会产生裂缝,但最严重的是水化热引起的内外温差。
3.安定性裂缝。
安定性裂缝表现为龟裂,主要是由于水泥安定性不合格而引起。
二、裂缝的防治措施1.设计措施。
(1)精心设计混凝土配合比。
在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则,生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值”的抗裂混凝土。
(2)增配构造筋,提高抗裂性能。
应采用小直径、小间距的配筋方式,全截面的配筋率应在0.3%~0.5%。
大体积混凝土裂缝的预防与控制摘要:文章论述了水泥水化热是大体积混凝土产生裂缝的主要因素,混凝土内外温、混凝土收缩变形的影响等成因及主要机理,并介绍了控制大体积混凝土裂缝的措施,以及这些控制措施在实际工程中应用的案例分析。
关键词:大体积混凝土;裂缝;收缩;控制措施关于大体积混凝土的定义,各国有所不同,先进国家对混凝土的定义为:任何现浇混凝土,其尺寸达到必须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影响的,即称为大体积混凝土。
日本建筑协会标准的定义为:结构断面最小尺寸在80cm以上,水热化引起混凝土内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。
在我国,建筑行业对大体积混凝土的定义为混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m,或预计会因为水泥水化热引起混凝土内外温差过大,而引起裂缝的混凝土称大体积混凝土。
而最新研究指出:所谓大体积混凝土,是指其结构尺寸已经大到必须采取相应的技术措施,妥善处理温度差值、合理解决温度应力、并按裂缝开展进行处理及控制的混凝土。
一、裂缝成因及主要机理(一)微观裂缝和宏观裂缝微观裂缝也称肉眼不可见裂缝,宽度一般在0.05mm以下,尚未承受荷载的混凝土中一般都存在着微观裂缝,但有微观裂缝的混凝土并不影响其使用,同样可以承受拉力,可它极易引起应力集中,造成混凝土抗拉强度很低。
宏观裂缝是指宽度大于0.05mm肉眼可见裂缝,从结构耐久性、承载力及正常使用等要求,我国规范规定,最严格的允许裂缝宽度0.1mm。
(二)大体积混凝土裂缝形成机理1.内约束裂缝。
大体积混凝土结构,浇筑后水泥的水化热很大,由于混凝土体积大,聚积在内部的水泥水化热不易散发,混凝土的内部温度将显著升高。
而混凝土表面则散热较快,这样形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。
如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度,就会引起较大的表面拉应力,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,如果温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。
这种因表面与内部温差引起的裂缝,称内约束裂缝。
这种裂缝一般产生很早,多呈不规则状态,深度较浅,属便面性质。
表面裂缝易产生应力集中,能使裂缝进一步开展。
2.外约束裂缝。
混凝土降温阶段,热量逐渐散发,因温度逐渐下降使混凝土产生收缩,同时,在硬化过程中因多余水份蒸发及碳化等原因混凝土产生收缩变形,受到地基和结构边界条件的约束(外约束),不能自由变形,从而产生温度应力(拉应力),当两种应力叠加超过混凝土的抗拉极限强度时,则在混凝土的底面交界处附近以至混凝土产生收缩裂缝,称为外约束裂缝。
这种裂缝特征是由交接面向上延伸,靠近基底最大而在上部较小,严重的会产生贯穿性裂缝,破坏了结构的整体性、耐久性、防水性和稳定性等,影响正常使用,危害严重。
(三)混凝土裂缝成因1.水泥水化热是大体积混凝土产生裂缝的主要因素。
水泥在水化过程中产生大量的热量,这是大体积混凝土内部温升的主要热量来源。
而大体积混凝土结构一般断面较厚,水化热聚集在结构内部不易散失,引起混凝土内部急骤升温,水泥水化热引起绝热温升,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期按指数关系增长,实际混凝土内部的最高温度多数发生在混凝土浇筑的最初3d~5d。
浇筑初期混凝土强度很低,对水化热急剧温升引起的变形约束不大,温度应力也较小。
随着混凝土龄期的增长,其强度相应提高,对混凝土内部降温收缩变形的约束越来越强,以致产生很大的温度应力,当混凝土的抗拉强度不抵温度应力时,即产生温度裂缝。
2.受内外约束条件的影响,产生拉应力。
结构在变形变化时,必然收到外界条件阻碍其变形,即约束条件(外部约束和内部约束)。
内部约束是由于内部水泥水化热不易散发,表面易散发,表面温度低于内部,内部体积膨胀受表面约束处于受压状态,表面则体积收缩受内部约束,而产生拉应力。
外部约束是大体积混凝土与地基浇筑在一起,当温度变化时受到地基的限制,产生外部的约束应力。
原因是当混凝土浇筑完毕,随着水泥水化升温,混凝土产生体积膨胀,由于受到地基基础的约束,使混凝土处于受压状态,但此时混凝土弹性模量较低,而混凝土产生的徐变和应力松弛较大,所以压应力较小;后期水泥水化热减少,散发热量大于水化热量,温度降低,体积收缩,受地基基础的约束,由受压状态变为受拉状态,产生拉应力,若产生的拉应力超过混凝土的抗拉极限强度,则会出现垂直裂缝。
3.外界温度变化的影响。
混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和,而混凝土浇筑温度与外界气温有着直接关系,浇筑温度又影响着混凝土的内部温度,外界气温愈高,结构温度也愈高,如外界温度下降,会增加混凝土的降温幅度,特别是在外界气温骤降时,会增加外层混凝土的温度梯度,易使大体积混凝土出现裂缝。
4.混凝土内外温差引起的裂缝。
内部温度的不均匀性和本身的抗裂能力差及非均匀性是混凝土出现温度裂缝的两个原因。
当实际温差超过理论给出的“允许温差”时,混凝土就可能开裂。
因此控制温差是解决温度裂缝的前提。
我国提出的大体积混凝土的允许温差标准一般不超过25℃。
5.混凝土收缩变形的影响。
混凝土收缩裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温差收缩3种。
在混凝土硬化之前,处于塑性状态,硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化,其水平方向的减缩比垂直方向更难时,就容易形成一些不规律的塑性收缩裂缝。
掺入混凝土中的拌合水,约有20%的水分是水泥水化反应所必需的,硬化后期混凝土内自由水分蒸发,吸附水的逸出就会引起混凝土的干燥收缩,还会产生碳化收缩。
6.抗拉能力低。
混凝土是脆性材料,抗压能力较高,抗拉能力较低。
大体积混凝土温度变形受约束时产生的拉应变(或抗拉强度)很容易超过极限拉伸(或抗拉强度)而产生裂缝。
7.引起温度应力及裂缝的其它因素。
水化热是引起温度应力、导致开裂的根本原因。
且骨料级配、密实度、骨料弹性模量、粒径大小等都对混凝土的收缩有影响。
构件的养护条件,构件的体表比等都对温差有影响。
二、控制裂缝产生的措施(一)降低水泥水化热,减小温度变形1.尽量选用中低水化热的水泥品种。
选用中低水化热的水泥品种,是控制混凝土内部升温的最基本方法。
一般要选用中低水化热的水泥品种配制混凝土,如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥等,以降低水泥产生的水化热,控制收缩。
为在混凝土降温收缩时产生膨胀,补偿收缩,防止裂缝,可使用微膨胀水泥。
2.掺外加剂。
掺加具有减水、增塑、缓凝、引气、膨胀的外加剂,可以改善混凝土拌合物的流动性,粘聚性和保水性,在降低用水量和提高强度的同时,还可以降低水化热,推迟放热峰值出现时间,减少温度裂缝和收缩裂缝。
外加剂的使用应经试验确定,不能盲目使用。
3.双掺技术——掺加外掺料和减水剂。
(1)掺加矿物掺合剂——粉煤灰。
由于粉煤灰的火山灰活性效应及滚球效应,在优性粉煤灰一定掺量下,可生成硅酸盐凝胶,其强度和密实度有所增加,收缩变形有所减少。
在单位用水量不变的条件下,可以起到显著改善混凝土和易性的效能。
用粉煤灰替代部分水泥,可降低水泥的用量,从而降低水化热。
若保持混凝土拌合物原有的流动性,优质粉煤灰的需水性小,可降低混凝土的单位用水量,从而可提高强度。
掺粉煤灰还能抑制碱-骨料反应并防止因此产生的裂缝。
(2)掺加减水剂。
混凝土中掺加减水剂,能保持混凝土工作性质不变而显著减少拌和水,降低水灰比,改善和易性,使水泥水化较充分,提高混凝土的强度。
若保持混凝土的强度不变,可节约水泥10%,从而可降低水化热,同时可明显延缓水化热释放速度,热峰也相应推迟。
夏季宜选用缓凝型,冬季可选用普通型。
4.精心设计、调整混凝土的粗细骨料粒径和级配。
宜优先采用连续级配、粒径较大的粗骨料配置混凝土。
如此配置的混凝土具有较好的和易性、较少用水量,较少水泥用量,较小混凝土的收缩和泌水现象以及较高的抗压强度。
在选择细骨料时,其细度模数宜在2.6-2.9范围内,以采用级配良好的中、粗砂为宜,砂石的含泥量必须严格控制,其中不得混有有机质等杂物,严格控制砂率,否则对抗裂不利。
为减小温度变形,采用线胀系数小的骨料以降低混凝土的线胀系数。
5.尽量降低水泥用量。
为了减小水泥水化热,降低混凝土温升值,在满足设计需求的前提下,可以适当减少每立方米混凝土中水泥用量,将水泥用量控制在一定范围之内。
在大体积混凝土中心区域掺加一定数量的毛石或在厚大无筋或少筋的大体积混凝土中掺加总量不超过20%的大石块,以减少混凝土的用量,达到节省水泥和降低水化热的目的。
充分利用混凝土后期增长的强度及其它性能,采用较长的设计龄期,从而较少水泥用量。
(二)降低骨料温度,控制混凝土入模温度和浇筑温度1.提高骨料堆放高度,并在料仓和混凝土运输车辆上搭设防阳棚。
骨料高堆料可减少昼夜气温温差影响,袋装水泥库房加强通风,尽量降低库房温度。
2.选择较事宜的气温浇筑大体积混凝土,尽量避开炎热天气浇筑混凝土,应选择在较低的室外温度下进行,一般要求室外温度最低不宜低于5℃,最高不宜超过28℃,湿度以保持混凝土表面潮湿为宜,一般可采用麻袋浇水保湿养护。
3.对混凝土进行预冷和后冷(预冷是指浇筑前加冰拌和和冷却骨料。
后冷是指浇筑后在结构内埋设水管,通低温水冷却,冷却的效率高,冷量损失小)。
夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土,浇筑块不太厚的,亦可采用表面流水冷却,也有较好的效果,且节约水管。
4.在混凝土入模时,加强入模的通风,加速模内热量散发。
我国关于混凝土入模温度的控制,提出应不超过28℃。
做好表面隔热保护可防止表面降温过大,减小内外温差。
延缓混凝土降温速率。
(三)改善边界约束和构造设计,消除或降低约束,削减温度应力1.采取分层或分块浇筑大体积混凝土,合理设置水平或垂直施工缝,将基础混凝土分缝、分块、分期浇筑,或在适当的位置施工后浇带,既可以减轻约束作用,缩小约束范围,又可以利用浇灌块的面层进行散热,确保混凝土自由伸缩以达到释放温度应力的目的。
2.对大体积混凝土基础与岩石地基,或基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层,以降低混凝土底板与垫层间的约束力。
3.合理配置钢筋、设置应力缓和沟和缓冲层、避免应力集中也是常用的技术措施。
(四)提高混凝土的极限拉伸值1.择良好级配的粗骨料,严格控制其含泥量、加强混凝土的振捣。
提高混凝土密实度和抗拉强度、减小收缩变形,保证施工质量。
2.二次投料法、二次振捣法,关键是要掌握好两次振捣的时间间歇,二次振捣的最佳时间,一般在第一次振捣完成后两小时进行为宜。
浇筑后及时排除表面积水,加强早期养护,提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
(五)施工技术措施1.采用合理的施工方法,根据施工季节不同,可分为降温和保温法施工,夏季主要用降温法施工。