【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 凝土工程的研究，取得不少成就，主要是： （ 1）在設(shè)計(jì)上，為改善大體積混凝土的內(nèi)外約束條件以及結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)的補(bǔ)強(qiáng)，提出了行之有效的措施。 （ 2）在施工技術(shù)上，從選料，配合比設(shè)計(jì)、施工方法，施工季節(jié)的選定和測(cè)溫養(yǎng)護(hù)等，采取一些綜合性的措施，有效地克服了大體積混凝土的裂縫。 （ 3）在施工組織管理上，為了解決大體積混凝土一次澆筑量大的問(wèn)題，在精心組織、協(xié)調(diào)指揮下采用了集中攪拌、罐車運(yùn)輸、泵送混凝土等技術(shù)。 ?? ?? 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生與防治 3 大體積混凝土裂縫形成的原因 大體積混凝土裂縫是大體積施工中必須控制的一道重要工序， 裂縫產(chǎn)生的原因可分為兩類：一是結(jié)構(gòu)型裂縫，是由外荷載引起的，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計(jì)算中的主要應(yīng)力以及其他的結(jié)構(gòu)次應(yīng)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(yīng)力和混凝土的收縮引起的。本文主要探討材料型裂縫。 溫度，作為一種變形作用，在混凝土結(jié)構(gòu)中引起的裂縫有表面裂縫和貫穿裂縫兩種。這兩種裂縫在不同程度上都屬于有害裂縫。由于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)物和大型設(shè)備基礎(chǔ)的出現(xiàn)，大體積混凝土也被廣泛采用，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的 溫度裂縫日益成為建筑工程技術(shù)人員面臨的技術(shù)難題。大體積混凝土的質(zhì)量問(wèn)題是混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。造成結(jié)構(gòu)裂縫的原因是復(fù)雜的，綜合性的。 目前溫度裂縫產(chǎn)生主要原因是由溫差造成的。溫差可分為以下三種：混凝土澆注初期，產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土是熱的不良導(dǎo)體，水化熱積聚在混凝土內(nèi)部不易散發(fā)，常使混凝土內(nèi)部溫度上升，而混凝土表面溫度為室外環(huán)境溫度，這就形成了內(nèi)外溫差，這種內(nèi)外溫差在混凝土凝結(jié)初期產(chǎn)生的拉應(yīng)力當(dāng)超過(guò)混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)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(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生 ；當(dāng)混凝土內(nèi)部達(dá)到最高溫度后，熱量逐漸散發(fā)而達(dá)到使用溫度或最低溫度，它們與最高溫度的差值就是內(nèi)部溫差；這三種溫差都會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。在這三種溫差中，較為主要是由水化熱引起的內(nèi)外溫差 ， 大體積混凝土從澆筑時(shí)起，到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度止，即施工期間產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫主要是水泥水化熱引起的溫度變化造成的。大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。矛盾的一方面是混凝土由于內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變，另一方面是外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束，要阻止這種應(yīng)變。一旦溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。這是導(dǎo)致混凝土 產(chǎn)生裂縫的主要原因，現(xiàn)將產(chǎn)生裂縫的主要原因分述如下 : 水泥水化過(guò)程中要放出一定的熱量。而大體積混凝土結(jié)構(gòu)物一般斷面較厚，水泥放出的熱量聚集在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部不易散發(fā)。通過(guò)實(shí)測(cè)，水泥水化熱引起的溫升，在水利工程中一般為 15～ 25C，而在建筑工程中一般為 20～ 30C，甚至更高。水泥水化熱引起的絕熱溫升，是與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期 (時(shí)間 )按指數(shù)關(guān)系增長(zhǎng)，一般在 10～ 12 天接近于最終絕熱溫升。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 2 大體積混凝土裂縫 產(chǎn)生與防治 4 但由于結(jié)構(gòu)物有一個(gè)自然散熱條件，實(shí)際上混凝土內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在混凝土澆筑后的最初 3～ 5 天。由于混凝土的導(dǎo)熱性能差，澆筑初期混凝土的強(qiáng)度和彈性模量都很低，對(duì)水化熱引起的急劇溫升約束不大，相應(yīng)的溫度應(yīng)力也較小。隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)，彈性模量的增高，對(duì)混凝土內(nèi)部降溫收縮的約束也就愈來(lái)愈大，以至產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗這種拉應(yīng)力時(shí)，便開(kāi)始出現(xiàn)溫度裂縫。 外界氣溫變化 大體積混凝土在施工階段，外界氣溫的變化影響是顯而易見(jiàn)的，因?yàn)橥饨鐨鉁赜??；炷恋臐仓囟纫灿?；而外界溫度下降，又增加混凝土的降溫幅度，特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加外層混凝 土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度，這對(duì)大體積混凝土是極為不利的。混凝土內(nèi)部的溫度是水化熟的絕熱溫度，澆注溫度和結(jié)構(gòu)物的散熱降溫等各種溫度疊加，而溫度應(yīng)力則是由溫差引起的溫度變形造成的；溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。同時(shí)，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內(nèi)部的最高溫度一般在 60～ 65C，并且有較大的連續(xù)時(shí)間 (與結(jié)構(gòu)尺寸和澆筑塊體厚度有關(guān) )。在這種情況下，研究合理的溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的過(guò)大溫度應(yīng)力，就顯得更為重要。 混凝土的收縮變形 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。這里主要介紹干燥收縮和塑性收縮。 在水泥活性大、混凝土溫度較高，或在水灰比較低的條件下會(huì)加劇引起開(kāi)裂。因?yàn)檫@時(shí)混凝土的泌水明顯減少，表面蒸發(fā)的水分不能及時(shí)得到補(bǔ)充，這時(shí)混凝土尚處于塑性狀態(tài)，稍微受到一點(diǎn)拉力，混凝土的表面就會(huì)出現(xiàn)分布不均勻的裂縫，出現(xiàn)裂縫以后，混凝土體內(nèi)的水分蒸發(fā)進(jìn)一步加大，于是裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展。 混凝土中 80％的水分要蒸發(fā)，約 20％的水分是水泥硬化所必須的?；炷了饔卯a(chǎn)生的體積變形，稱為“自身體積變形”，該變形主要取決于膠凝材料的性質(zhì)，對(duì)于普通水泥混凝土來(lái)說(shuō) ，大多數(shù)為收縮變形，少數(shù)為膨脹變形，一般在 50~+50 x l06 曠范圍內(nèi)。如果以混凝土溫度線膨脹系數(shù)為 10x06／℃計(jì)，當(dāng)混凝土的自身體積變形從 0 x l06 擊變至 50 x l06 時(shí)，即相當(dāng)于溫度變化 10℃引起的變形，這 一數(shù)值是相當(dāng)可觀 。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生與防治 5 目前，補(bǔ)償收縮混凝土的研究和發(fā)展逐漸認(rèn)識(shí)到，如果有意識(shí)地控制和利用混凝土的自身體積膨脹，有可能大大改善某些混凝土的抗裂性。但對(duì)于普通水泥混凝土，由于大部分屬于收縮的自身體積變形，數(shù)量級(jí)較小，一般在計(jì)算中忽略不計(jì) . 如前指出，在混凝土中尚有 80％的游離水分需 要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會(huì)引起混凝土體積的收縮 (干縮 )，這種收縮變形不受約束條件的影響。若有約束，即可引起混凝土的開(kāi)裂，并隨齡期的增長(zhǎng)而發(fā)展?；炷恋氖湛s機(jī)理比較復(fù)雜，其最大的原因，可能是內(nèi)部孔隙水蒸發(fā)變化時(shí)引起的毛細(xì)管引力。收縮在很大程度上是有可逆現(xiàn)象的。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以恢復(fù)膨脹并幾乎達(dá)到原有的體積．干濕交替將引起混凝土體積的交替變化，這對(duì)混凝土是很不利的。此外，影響混凝土收縮的因素很多，主要是水泥品種和混合材、混凝土的 配 合 成 分 ， 化 學(xué) 外 加 劑 以 及 施 工 工 藝 ， 特 別 是 養(yǎng) 護(hù) 條 件 等 。 大體積混凝土 裂縫 防治的措施 （ 1） 合理選擇混凝土的配合比，盡量選用水化熱低和安定性好的水泥，并在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的前提下，盡可能減少水泥用量，以減少水泥的水化熱。從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看，水泥用量控制在 450kg/m3是可以防止裂縫出現(xiàn)的。 （ 2） 控制石子、砂子的含泥量不超過(guò) 1%和 3%。 （ 3） 根據(jù)施工季節(jié)的不同，可分別采用降溫法和保溫法施工。夏季主要用降溫法施工，即在攪拌混凝土?xí)r摻入冰水，一般溫度可控制在 5~10186。C，在澆筑混凝土后采用冰水養(yǎng)護(hù)降溫，但要注意水溫和混凝土溫度之差不超過(guò) 20186。C，或采用覆蓋材料養(yǎng)護(hù)。冬季 可以采用保溫法施工，利用保溫模板和保溫材料防止冷空氣侵襲，以達(dá)到減小混凝土內(nèi)外溫差的目的。 （ 4） 采用分層分段法澆筑混凝土。分層振搗密實(shí)以使混凝土的水化熱能盡快散失。還可采用二次振搗的方法，增加混凝土的密實(shí)度，提高抗裂能力，使上下兩層混凝土在初凝前結(jié)良好。也可采用在下層混凝土面上預(yù)留溝槽，以加強(qiáng)上下層混凝土的連接。 （ 5） 作好測(cè)溫工作，控制混凝土的內(nèi)部溫度與表面溫度，以及表面溫度與環(huán)境溫度之差不超過(guò) 25186。C。 （ 6） 在混凝土中摻加少量磨細(xì)的粉煤灰和減水劑，以減少水泥用量。也可摻加緩凝劑，推遲水化熱的峰值期。 （ 7） 摻入適量的 微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補(bǔ)償收縮，減少混凝土的溫度應(yīng)力。重慶大學(xué)本