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淺析大體積混凝土裂縫產生原因及防裂措施

發表時間:2021-04-13 17:41來源:瞿國平

大體積混凝土開裂的問題是建筑施工中一個普遍性的技術問題。裂縫一旦形成,特別是基礎貫穿裂縫出現在重要的結構部位,危害極大,它會降低結構的耐久性,削弱構件的承載力,同時可能會危害到建筑物的安全使用。本文分析大體積混凝土裂縫的產生原因,然后提出具體的防裂措施。


一、裂縫產生的原因


裂縫產生的原因可分為兩類:一是結構型裂縫,是由外部荷載引起的,包括常規結構計算中的主要應力以及其他的結構次應力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫,是由非受力變形變化引起的,主要是由溫度應力和混凝土自身的收縮引起的。本文主要探討材料型裂縫,其中具體原因如下:


1.溫度應力引起裂縫(溫度裂縫)


目前溫度裂縫產生主要原因是由溫差造成的?;炷翝沧⒊跗?,產生大量的水化熱,由于混凝土是熱的不良導體,水化熱積聚在混凝土內部不易散發,常使混凝土內部溫度上升,而混凝土表面溫度為室外環境溫度,這就形成了內外溫差,當這種內外溫差在混凝土凝結初期產生的拉應力超過混凝土抗壓強度時,就會導致混凝土裂縫;另外,在拆模前后,表面溫度降低很快,造成了溫度陡降,也會導致裂縫的產生。


2.收縮引起裂縫


收縮有很多種,包括干燥收縮、塑性收縮、自身收縮、碳化收縮等等。這里主要分析干燥收縮和塑性收縮。


首先,干燥收縮是指在干燥的環境下,混凝土硬化后,混凝土內部的水分不斷向外散失,引起混凝土由外向內的干縮變形裂縫。


其次,塑性收縮是指在水泥活性大、混凝土溫度較高的情況下,或在水灰比較低的條件下會加劇引起開裂。因為這時混凝土的泌水明顯減少,表面蒸發的水分不能及時得到補充,這時混凝土尚處于塑性狀態,稍微受到一點拉力,混凝土的表面就會出現分布不均勻的裂縫,隨著混凝土內部的水分蒸發進一步加大,裂縫就會進一步擴展。


二、防止裂縫的措施


1.優選原材料


首先,可以選用水化熱較低的水泥。由于溫差主要是由水化熱產生的,所以為了減小溫差就要盡量降低水化熱,為了降低水化熱,要盡量采取早期水化熱低的水泥。由于水泥的水化熱是礦物成分與細度的函數,要降低水泥的水化熱,主要是選擇適宜的礦物組成和調整水泥的細度模數。在施工中一般采用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥。另外,在不影響水泥活性的情況下,要盡量使水泥的細度適當減小,因為水泥的細度會影響水化熱的放熱速率。


其次,可以摻加粉煤灰。由于粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物,這些硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產物進行二次反應,是其活性的來源,可以取代部分水泥,從而減少水泥用量,降低混凝土的熱脹;由于粉煤灰顆粒較細,能夠參加二次反應的界面相應增加,在混凝土中分散更加均勻;同時,粉煤灰的火山灰反應進一步改善了混凝土內部的孔結構,使混凝土中總的孔隙率降低,孔結構進一步的細化,分布更加合理,使硬化后的混凝土更加致密,相應收縮值也減少。


第三,加入適量外加劑。加入外加劑后能減小混凝土收縮開裂的機會。減水劑的主要作用是改善混凝土的和易性,降低水灰比,提高混凝土強度或在保持混凝土一定強度時減少水泥用量,而水灰比的降低,水泥用量的減少對防止開裂是十分有利的;緩凝劑的作用一是延緩混凝土放熱峰值出現的時間,由于混凝土的強度會隨齡期的增長而增大,所以等放熱峰值出現時,混凝土強度也增大了,從而減小裂縫出現的機率,二是改善和易性,減少運輸過程中的塌落度損失;引氣劑在混凝土的應用對改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。


2.采用合理的施工方法


首先,混凝土的拌制過程中,要嚴格控制原材料計量準確,同時嚴格控制混凝土出機塌落度;要盡量降低混凝土拌合物出機口溫度,拌合物可采取以下兩種降溫措施:一是送冷風對拌和物進行冷卻,二是加冰拌合,一般使新拌混凝土的溫度控制在6℃左右。


其次,在混凝土澆注、拆模過程中,要做好控制措施。澆注過程中要進行振搗方可密實,振搗時間應均勻一致以表面泛漿為宜,間距要均勻,以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜,澆注完畢后,表面要壓實、抹平,以防止表面裂縫;澆注混凝土要求分層澆注、分層流水振搗,同時要保證上層混凝土在下層初凝前結合緊密;避免縱向施工縫、提高結構整體性和抗剪性能;盡量避開在太陽輻射較高的時間澆注;混凝土在實際溫度養護的條件下,強度達到設計強度的75%以上,混凝土中心與表面最低溫度控制在25℃以內,預計拆模后混凝土表面溫降不超過9℃以上允許拆模。


第三,做好表面隔熱保護?;炷翝沧⒑?,由于內部較表面散熱快,會形成內外溫差,表面收縮受內部約束產生拉應力,但是這種拉應力通常很小,不至于超過混凝土的抗拉強度而產生裂縫。但是如果此時受到冷空氣的襲擊,或者過分通風散熱,使表面溫度降溫過大就很容易導致裂縫的產生,所以混凝土拆模后,特別是低溫季節,應立即采取表面保護,防止表面降溫過大,引起裂縫。另外,當日平均氣溫在2~3天內連續下降不小于6~8℃時,28天齡期內混凝土表面必須進行表面保護。


第四,做好養護措施?;炷翝沧⑼戤吅?,應及時灑水養護以保持混凝土表面經常濕潤,這樣既減少外界高溫倒灌,又防止干縮裂縫的發生,促進混凝土強度的穩定增長。一般在澆注完畢后12~18小時內立即開始養護,連續養護時間不少于28天或設計齡期。


第五,做好通水冷卻工作。若是在高溫季節施工,則要在初期采用通制冷水來降低混凝土最高溫度峰值,但注意,通水時間不能過長,因為時間過長會造成降溫幅度過大而引起較大的溫度應力。為了削減內外溫差,還應在夏末秋初進行中期通水冷卻,中期通水一般采用河水,通水歷時兩個月左右。后期通水是使混凝土柱狀塊達到接縫灌漿的必要措施,一般采用通河水和通制冷水相結合的方案。


三、結語


大體積混凝土的開裂是目前建筑業界普遍面臨的問題,通過以上分析可知,大體積混凝土的材料型裂縫主要是由溫度應力和混凝土的收縮引起的,只有精心選擇原材料、采用合理的施工方法,才能有效地防止裂縫的發生。


(轉載自:水泥網www.ccement.com)

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