大体积混凝土裂缝成因及防控措施.pdf

2 0 1 4年第 2期( 总 1 9 6期 ) 安徽建筑 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 _ 大体积混凝土裂缝成因及防控措施 C ： r a c k Ca u s e s a n d Co n t r o I Me a s u r e s o f Ma s s Co n c r e t e 张德 恒 ， 刘琳( 泰 山 职 业 技 术 学 院， 山 东 泰 安 2 7 1 0 0 0 ) 摘 要： 大体积混凝土在施工和使用过程中会产生各种形式的裂缝， 严重的会影响结构安全和正常使用，论文分析了裂缝产生的多种原 因。 探讨 了大体积混凝 土的裂缝防控措 施。 关键词： 大体积混凝土； 裂缝； 成因； 防控 中图分类号 ： T U7 5 5 7 文献标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 4 ) 0 2 0 0 6 2 0 2 0 引 述 随着建筑技术的不断进步和提高， 大体积混凝土越来越多 的应用在现代建筑中， 如高层楼房基础、 大型设备基础、 水利大 坝等。 大体积混凝土具有形体复杂、 配筋较密、 施工技术和施工 组织复杂、 水化热作用影响大的特点 ， 在施工和使用过程中易 产生裂缝， 严重的会影响建筑物的结构安全和正常使用。对大 体积混凝土裂缝的成因和防控措施进行研究探索 ， 已经成为设 计施工中的一项重要课题。 1 大体积混凝土裂缝的成因 1 1 温度应力引起的裂缝 水泥在水化过程中要产生大量的热量， 每立方米混凝土能 产生 1 7 5 0 0 k J 2 7 5 0 0 k J的热量， 且大部分在混凝土浇筑后的7 d 内释放。由于大体积混凝土体积大， 大量的水化热聚集在结构 内部不易散发 ， 使混凝土内部的温度急剧上升 ， 而混凝土表面 散热较快 ， 这样就形成了较大的内外温差。较大的温差造成混 凝土内部和外部热胀冷缩的程度不同， 使混凝土内部产生温度 应力和温度变形。 温差越大， 温度应力也越大， 当混凝土的抗拉 强度不足以抵抗该温度应力时， 便开始产生温度裂缝。这是大 体积混凝土易产生裂缝的主要原因。 另外， 施工期间外界气温的变化对大体积混凝土的裂缝形 成也有较大影响。 外界温度下降， 尤其是骤降， 会大大增 J I # t- 层 混凝土与混凝土内部的温度梯度， 产生温差应力， 造成大体积 混凝土出现裂缝。因此控制混凝土表面温度与外界气温温差， 也是防止裂缝的重要一环。 1 2收缩变形引起的裂缝 混凝土在逐渐散热和硬化过程中会导致其体积的收缩， 对 于大体积混凝土， 这种收缩更加明显。当混凝土收缩产生的应 力超过混凝土的极限抗拉强度时， 就会在混凝土中产生收缩裂 缝。 常见的收缩裂缝有自身收缩裂缝、 塑性收缩裂缝、 干燥收缩 裂缝。 自身收缩是混凝土收缩的主要来源， 它是因为水泥水化消 耗水分造成凝胶孔的液面下降形成弯月面， 产生所谓的白干燥 作用， 导致混凝土体的相对湿度降低及体积减小而最终自身收 缩， 从而产生收缩裂缝。 水灰比对混凝土 自身收缩影响比较大， 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 3 0 3 作者简介： 张德恒( 1 9 8 0 一 ) ， 男， 山东泰安人， 毕业于山东建筑大学， 硕 士； 助教， 主要从事施工技术方面的教学工作。 另外， 自身收缩主要发生在混凝土拌合后的初期。 塑性收缩也是混凝土收缩的一个主要来源，在水泥活性 大、 混凝土温度较高或水灰比较低的情况下 ， 混凝土的泌水明 显减少 ， 表面蒸发的水分不能及时得到补充 ， 这时混凝土尚处 在塑性状态， 稍微受到一点拉力， 混凝土表面就会出现部分不 规则的裂缝。所以混凝土浇筑后要及时进行覆盖养护。 1 3沉降引起的裂缝 建筑物基础、 地基承载力不足产生的沉降变形或所受的荷 载差别过大， 建筑物刚度差别悬殊， 在结构内产生拉应力而导 致结构开裂， 称为沉降裂缝。另外 ， 模板刚度不足、 模板支撑间 距过大， 或支撑底部松动等也会导致混凝土产生沉降裂缝。 1 4安定性裂缝 安定性裂缝表现为龟裂， 主要是因水泥安定性不合格引起 的。 2 大体积混凝土裂缝的防控 大体积混凝土的裂缝破坏结构的整体性， 降低建筑物的耐 久性和防水性 ， 甚至影响结构安全， 危害严重， 必须加以控制。 2 1设计控 制措施 在大体积混凝土结构设计中， 采用平衡配筋方式 ， 对于 总拉应力大、 结构薄弱、 刚度变化大等部位要适当增加配筋率， 以增大抗拉强度。 在大体积混凝土结构设计中， 尽可能的使大体积混凝土 内部钢筋布置均匀， 避免由于出现约束不同， 导致混凝土开裂； 要尽可能使结构体型均衡， 以防止刚度差异造成应力集中现象 发生 。 提高钢筋和混凝土之间的粘结强度， 在大体积混凝土中 宜选用螺纹钢筋而不是光圆钢筋， 以增大粘结作用； 宜用较细 直径钢筋而不宜用较粗直径钢筋以增大粘结面积。 2 2原材料的选用 2 2 1 水泥的选用 大体积混凝土裂缝产生的主要原因是水泥水化过程中释 放了大量的水化热。 因此， 在大体积混凝土工程中， 尽量选用低 水化热或中水化热的水泥， 如矿渣硅酸盐水泥、 火山灰水泥等。 同时， 尽量降低混凝土中水泥用量， 减少水化热产生的热量， 以 降低混凝土的温升。 2 2 2骨料的选用 粗骨料的级配应尽量选用连续级配， 且在保证混凝土可泵 性的前提下， 应选用大粒径的骨料， 以降低混凝土的温度； 细骨 料选用细度模数在 2 6 2 9之间的中、 粗砂， 能有效减少混凝土 的水泥用量与用水量， 降低混凝土的温升； 同时， 严格控制砂 、 石子的含泥量( 石子在 1 以内， 砂在4 以内) 。 2 2 - 3 掺加粉煤灰 粉煤灰的水化热远小于水泥， 在大体积混凝土中掺加粉煤 灰 ， 可以减少水泥用量 ， 改善混凝土的和易性 ， 有效降低水化 热。粉煤灰的产量一般为 1 0 ， 也可通过试验确定。 2 2 4外加剂的选用 虽 安徽建筑 2 0 1 4年第2期( 总 1 9 6期) 选用缓凝减水剂 ， 可以抑制水泥水化作用 ， 降低水化温升 ， 外加剂的缓凝作用可以使水泥水化放热速率减慢， 有利于热量 消散和混凝土温升的降低， 利于防裂。 2 3施工控制措施 2 3 1 进行温度控制 控制混凝土的入模温度 ，最高浇筑温度应控制在 3 5 以 内。可采用降温法降低混凝土的浇筑温度， 主要做法是骨料拌 合前用冷水冲洗， 混凝土拌合用水采用冷水。再就是在混凝土 内部预埋水管 ， 利用冷却水管里流动的冷却水带走大体积混凝 土内部积聚的水泥水化热， 进而控制结构物内部的温度。在混 凝土浇筑结束之后 ， 为使大体积混凝土的内外温差降低 ， 可采 用混凝土表面的保温方法， 在表面覆盖土工布、 麻袋等。 做好温度量测和温度监测， 随时控制混凝土内的温度变化 情况。混凝土中心温度与混凝土表面温度之间的差值， 以及混 凝土表面温度与环境最低温度之间的差值， 均应小于 2 5 。根 据温差值及时调整保温和养护措施， 使混凝土温度梯度和温度 不至过大， 以有效控制有害裂缝的出现。 2 3 2采用合适的混凝土浇筑方法 采用分层法浇筑混凝土， 分层的目的是加快水泥水化热的 散发， 减少温度应力。 分层的方法主要有全面分层法、 斜面分层 法和分段分层法三种。 全面分层法适用于结构平面尺寸不大的 工程， 斜面分层法适用于结构长度大于厚度 3倍的工程， 分段 分层法适用于厚度较小而面积或长度较大的工程。 分层厚度一 般为 0 6 m 一 1 O m， 分块尺寸最大为 3 0 m左右。在混凝土浇筑过 程中要控制好振捣时间、 移动距离 、 插入深度 ， 严防露振及过 振， 确保振捣密实。 2 3 3 做好混凝土养护 在混凝土浇筑结束后 ，应做好表面长时间的保温保湿养 护， 延缓表面降温速度， 充分发挥混凝土的“ 应力松弛效应” ， 以 减低温度应力。夏季应经常洒水养护， 以保持混凝土表面湿润 为原则， 模板上也应经常洒水。 冬季应采取保温覆盖措施， 以免 发生急剧的温度梯度。 3 结语 虽然大体积混凝土产生裂缝的原因很多， 但通过采取设计 控制措施， 合理选用原材料和外加剂 ， 在施工 中控制好混凝土 温度 ， 采用切实可行的混凝土浇筑方法， 做好养护工作， 就一定 可以使裂缝得到有效的预防和控制。 参考文献 【 1 】 李文光 初探大体积混凝土裂缝的原因及预控措施【 J J 四川建材 ， 2 0 0 9 ( 5 ) 【 2 】 董怀恩_ 试论大体积混凝土裂缝成因与预防f J 1 科技信息， 2 0 1 0 ( 1 3 ) 【 3 】 杨国华论大体积混凝土施工中裂缝控制 J 】 施工技术， 2 0 1 2 ( 5 ) kr j 窜 自 刍 - j r 窜 。 I ， 夸 r 套 妊 窜 - ， 奎 r 夸kr 奎 r 宣 r j ， 窖 自 宣 j 夸kr j j - ， 宣 - I r 业夸k- ， 9 k， 夸 j 9 ( 上接第 5 6页) 进行土方回填。 6 环保措施 4 质量控 制措施 混凝土模块、 砌筑砂浆原材料等各种材料应有合格证及 试验报告 ， 质量符合设计要求。 钢筋安装时， 受力钢筋的品种、 级别、 规格和数量必须符 合设计要求。 灌浆料强度等级必须符合设计要求 ，并按要求留置试 块 ， 浇筑时， 应避免碰撞已砌筑的混凝土模块砌体。 混凝土模块施工砌筑允许偏差满足有关技术标准要 求。 雨期施工应有防雨措施 ， 降雨发生时 ， 对新砌筑的砌体 应及时进行遮盖， 防止雨水冲刷 、 浸泡。 5 安全措施 进入施工现场的所有人员要戴好安全帽等安全防护用 品。 土方开挖前必须了解土质、 地下水等情况 ， 必须向操作 工人进行详细的技术和安全交底。 挖土时要从上而下顺序作业， 严禁掏洞挖土， 机械挖运 土方要有专人指挥。开挖沟槽要按规定进行放坡或支护， 并经 常检查边坡的稳定性。 沟槽边必须设护栏及警告标识 ， 夜间设灯光警示， 沟槽 边 1 5 m以内不准堆物堆料， 禁止停放车辆。 安全用电严格执行 施工现场临时用电安全技术规范 。 切割模块时， 切割机正前方不得站人。 砌块应码放整齐， 堆放高度不应超过 2 m。 施工现场合理布置， 标牌清楚、 齐全 ， 标识醒目， 场地整 洁文明。 土方开挖时抽出的积水应排到指定地点，不得乱排乱 放。 施工现场要设置护栏 、 围挡 ， 在施工过程中设专人进行 维护。 材料进场应在指定的区域进行，不能随意到处乱放、 混 放， 以免二次倒运。 施工中应及时将剩余或废弃模块清除出工作面， 并回收 集中存放或处理。 7 结束语 2 0 1 3年 4月至 2 0 1 3年 8月， 我公司承建的中国合肥农产 品国际物流园启动区室外道路及竖向工程 ， 该工程位于合 肥市钟油坊路与和平路交口， 其室外雨 、 污水排水管网检查井 采用混凝土模块组砌。该种检查井具有混凝土结构良好的承 压 、 抗剪 、 造价低、 耐腐蚀等特点， 施工便捷， 质量可靠 ， 节省工 期， 满足设计功能要求 ， 受到质监、 建设、 设计、 监理单位等部门 的一致好评。同时检查井模块材质环保、 高效 、 无毒， 积极响应 政府“ 禁粘” 政策， 节约粘土资源， 建筑节能效果明显， 具有显著 的经济效益和社会效益， 以及广泛的推广应用价值。 参考文献 【 1 】 G B 5 0 2 0 4 2 0 0 2 ( 2 0 1 1 版) ， 混凝土结构工程施工质量验收规范 【 s 】 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 1 0 【 2 】 G B 5 0 2 6 8 2 0 0 8 ， 给水排水管道工程施工及验收规范 S 北京 ： 中 国建筑工业出版社， 2 0 0 8 3 】 G J B T一 8 7 2 ( 0 5 S S 5 2 2 ) ， 混凝土模块式检查井 【 s 】 北京 ： 中国建筑标 准设计研究院， 2 0 0 5 I -一_ = 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 _