大体积混凝土裂缝产生的原因及质量控制.pdf

第7 期 2 0 o 5 年7 月 广东 土木 与建筑 GU ANGD0NG ARC HI T EC T URE CI VI L ENGI NE ER I NG N o 7 J l J L 2 0 0 5 大体积混凝土裂缝产生的原 因及质量控制 刘 勇 杨 毅 ( 深圳 市宝安 区工程质 量监 督检验 站 深 圳 51 8 1 0 1 ) 摘 要 ： 通过 阐述大体积混凝 土裂缝产 生的原 因以及在施工 中的质量控制 ， 探讨在施工 中控 制大体积 混凝 土开 裂的有效措施 。 关键 词 ： 大体 积 混 凝 土 ；裂 缝 ；质 量 控 制 1 前 言 深 圳 地 区 近年 来 建 筑业 发 展 迅 速 ， 一 幢 幢 高层 建筑拔 地 而起 ， 由于深圳 属沿 海地 区 地质 条件 较 复 杂 ， 箱型基础 、 筏板基础等大体积混凝土的应用仍十 分广泛。然而在大体积混凝土施工 中， 若不重视水 泥水 化热 引起 的 温度 变化 和混凝 土 收缩 产生 的温 度 应 力 和 收缩 应 力 ， 则较 易产 生裂 缝 ， 严重 影响 施工 质 量 和 工期 。 因此 ， 如 何有 效 控 制 温度 应 力 和 温 度 变 形裂缝的开展 是大体积混凝土结构施T 中的一个 重要 研 究课 题 2大体 积混 凝 土裂缝 的成 因 2 1混凝 土裂缝 混凝 土裂 缝分 为微 观 裂缝 和宏 观裂缝 ， 主要有 ： ( 1 )由外荷载的直接应力 ( 即按常规计算的主要 应力 ) 引起 的裂缝 ； ( 2 )由结构的次应力引起的裂缝 ； ( 3 )由变形变化引起的裂缝 即由温度 、 收缩 、 不 均匀沉降、 膨胀等变形变化产生应力而引起。 2 2 大 体积 混凝 土 裂缝 的成 因 大体积混凝土的裂缝大多由变形变化而引起 即结构要求变形 ， 但当变形受到约束得不到满足时 就 产 生应 力 当该 应力 超 过 混 凝 土抗 拉 强 度 时就 引 起 裂缝 。裂缝 按 深 度 一般 可 分 为表 面 裂缝 、 深 层 裂 缝 和贯穿 裂缝 等 3种 。 大体积混凝土工程水泥用量大 ， 水化热大量积 聚 ， 但散 发 得很 慢 ， 造 成 混 凝 土 内部 外 较 大 的温 差 由此 形成 的温 度应 力是 大体 积 混凝 土施 工 阶段 产 生 的温 度 裂缝 ， 是其 内部矛 盾 发 展 的结 果 。一 方 面是 3 4 混 凝 土 由于 内外 温 差产 生 应 力 和应 变 另一 方 面 是 结构外约束和混凝土各支点 问的约束( 内约束) 阻止 这 种应 变 ， 一 旦 温度 应 力超 过 混 凝 土 能 承受 的抗 拉 强度 时就 会产 生裂 缝 。 混凝 土在 浇筑 后 数 日水 化 热 已基 本 释放 混凝 土从最高温逐渐降温 ， 其降温结果引起混凝土收缩 ， 混 凝 土表 面干缩 快 而 内部收 缩 慢 表 面 干缩 受 到 内 部混凝土的约束 ， 因而在表面产生拉应力 这是造成 表 面裂 缝 的重要 原 因。 混凝土中多余水分蒸发等引起体积收缩变形 ， 受到地基和结构边界条件的约束( 外约束 ) ， 不能 自 由变 形 ， 导致 产生 温度 应力 ( 拉 应力 ) 当该 温 度应 力 超过混凝土抗拉强度时 ， 则从约束面开始向上开裂 形成温度裂缝。如该温度应力足够大 ， 则严重 时可 能产生贯穿裂缝 ， 破坏结构的整体性 、 耐久性 和防水 性 ， 影响正常使用。 3大体 积 混凝 土施 工质 量控 制 3 1 施 工前 的质 量控 制 ( 1 )选 用 中低热 的水 泥 品种 混凝 土 升 温 的热 源是 水 泥 水 化 热 ， 选 用 中低 热 的水泥品种 可减少水化热 ， 使混凝土减少升温 ， 如 采 用矿 渣硅 酸盐 水 泥 ， 水 化热 量可 减小 约 2 8 。 ( 2 )掺 入减 水剂 减 水 剂不 仅 能 明显 改 善 混凝 土和 易 性 还 可 减 少约 1 0 的拌合水和 1 0 的水泥 从而降低水化热。 ( 3 )掺 入粉 煤灰 由于粉 煤 灰具 有 一定 活性 ， 用其 替 代 部 分水 泥 可 改 善混 凝 土 的粘 塑 性 和 可泵 性 但 其 早 期抗 拉 强 度及早期极限拉伸值均有少量降低 ， 故对粉煤灰掺 入量 要加 以控 制 ， 否 则表 面 易 出现细微 裂 缝 。 维普资讯 1 l o s 7 月 第7 期 刘勇等： 大 体积混凝 土裂缝 产生的原因 及质量 控制 J U L 2 0 0 5 N o 7 ( 4 )粗细骨料选择 应尽量选用粒径较大 、 级配 良好的石子 ， 同时控 制粗骨料中针、 片状颗粒的含量 ， 其重量应小于 1 5 ； 细骨料以采用中、 粗砂为宜， 这样可减少用水量和水 泥用量 ， 降低混凝土的温升而避免离析。 砂 、 石含泥量过大 ， 不仅会增加 混凝土 的收缩 ， 还会降低抗拉强度 ， 对混凝土抗裂不利 ， 因此要严格 控制砂、 石含泥量分别小于 2 和 1 。 ( 5 )利用混凝土的后期强度 由于施工工期一般较长 ， 故基础等大体积混凝 土结 构 承受 的设 计荷 载要 在较 长 时 间后才 施加 在其 上 ， 因此 可 根据结 构 实 际荷载 情况 ， 对 结构 刚度 和 强 度进行复算并取得设计和质量检查部门的认可。但 利用 混 凝 土 的后 期 强度 ， 要专 门进 行 混 凝 土配 合 比 设 计 ， 并 通 过 试验 证 明 2 8 d之 后 混 凝 土 强度 仍 能 继 续 增长 。 3 2 施工 中的质量 控 制 ( 1 )控制混凝土出机温度和浇筑温度 影响 出机温度最大的是石子和水的温度 其次 是砂的温度 ， 水泥温度 的影 响很小 ， 可在砂石场搭设 简易遮阳装置 ， 使用前浇水降温等措施 达到降低砂 石温度 ， 使拌制温度低于 2 5 ， 浇筑温度低于 3 0 。 ( 2 )提高施工工艺及其质量 混凝土收缩值和极限拉伸值与施工工艺及其质 量 密切 相 关 ， 在 施 工 中可 采 用 对 浇筑 后 的混 凝 土进 行二 次 振捣 的方 法 ， 但 要 选择 适 当时 间 ， 必 要 时可进 行试 验确 定 。此外 ， 还 可 改进 混凝 土 的搅拌 工 艺 ， 采 用二次投料砂浆裹石或净浆裹石搅拌新工艺 ， 提高 混 凝 土质量 。 ( 3 )改善边界约束和构造设计 包括设置滑动层 、 避免应力集 中、 设置缓 冲层 、 合理配筋 、 设应力缓和沟 、 合理分段施工 、 设置后浇 带等 。 3 3 施 工 后 的质量 控制 ( 1 )施 工监 测 为 了进一步 了解 大体 积混凝土水化热量 的大 小 以及不同深度处温度场升降变化规律 ， 随时监测 混凝土内部温度情况 ， 以便采取相应技术措施确保 工程质量 ， 可在混凝土内不同部位埋设铜热传感器 ， 对 施 工全 过程 进行 跟 踪和监 测 。 ( 2 )加强养护 大体积混凝土浇筑后 ， 为减少内外温差 ， 延缓水 化热降温速率 ， 防止产生裂缝 ， 提高混凝土的极限拉 伸值 ， 对混凝土进行保温和保湿养护是非常重要的 ， 可 采 用 蓄水 养 护 ， 拆 模 后尽 快 回填 土 等方 法 对 混 凝 土进行养护 。 4结束 语 大体积混凝土一般应用于大型构筑物或基础工 程 ， 其开裂产生的后果可以是相 当严重的， 要在施工 过程 中控制大体积混凝土质量 就要做好 以下几方 面 的工 作 ： 4 1 认真仔细地制定施工方案 ， 充分做好施工前的 准备工作 ， 以保证工程的顺利进行 ； 4 2 严格控制混凝土骨料的质量 选用含泥量较少 的砂 石骨 料 ； 4 3 优化配合 比， 选择适 当的外加剂 ， 以改善和提 高混凝土的性能 ； 4 4严格控制人模温度和严格的保温和测 温措施 是大体积混凝土浇筑施工成功的关键所在。 3 5 维普资讯