大体积混凝土裂缝产生原因及防治措施

分类：推荐论文 时间：2011-04-06 08:58 关注：(1)

大体积混凝土裂缝产生原因及防治措施
李剑锋1 孙宝权2 郑丽娥3
摘 要： 简述大体积砼裂缝产生的原因，并就原因给出裂缝预防措施
关键词： 大体积砼；裂缝控制；产生原因及预防措施 建筑设计论文,职称论文,发表论文网

0 引 言
随着经济的迅速发展，工程建设中大体积砼越来越多，大体积砼裂缝问题也就成了当前砼施工的一个普遍问题，裂缝不仅会降低砼的强度，对砼的抗渗性及耐久性影响尤为严重，稍有差错，将会造成无法估量的损失。
大体积砼产生裂缝的原因和砼原材料选择、砼配合比设计、施工工艺、外部荷载作用等因素有关。大体积砼之所以产生裂缝，主要是砼所产生的拉应力超过砼本身的抗拉强度设计值所造成的，因而为了减少和控制裂缝的出现，就必须尽采取措施降低砼的拉应力或者尽最大可能提高砼的抗拉强度性能。在工程实践中，从经济角度来考虑，提高砼的抗拉强度又比较浪费（而且实践证明砼等级越高对裂缝控制越不利），因而降低砼的拉应力才是控制砼裂缝的有效途径。
1 裂缝产生的原因
1.1 温度引起的裂缝
大体积砼由温度引起的裂缝有两种情况：一是由于砼本身在硬化过程中内外温差较大引起的，砼结构在硬化过程中水泥放出大量水化热，大体积砼内部因散热慢而温度不断上升，从而使砼表面和内部产生较大温差，内部砼膨胀，而外部砼经散热温度降低而产生收缩，形成裂缝。这种温差一般仅在表面处较大，离开表面就很快减弱，因此裂缝只在接近表面的范围内发生，表面层以下结构仍保持完整。二是由于环境温度的变化引起的，根据砼热胀冷缩的性质，在温度下降后砼必将产生收缩而产生拉应力，当拉应力超过砼本身的抗拉强度设计值时将产生裂缝。
1.2 干缩引起的裂缝
砼的干缩裂缝是由于砼中水分蒸发而引起的。当砼在空气中硬化时，其中的水分会逐渐蒸发，使水泥中的胶凝体逐渐干燥而产生收缩，从而产生干缩裂缝。在砼受到某种约束的情况下，干缩变形会出现较大的拉应力，特别是在初凝阶段，由于砼抗拉强度十分低，容易引起砼开裂。
1.3 荷载作用引起的裂缝
在荷载作用下，当构件截面产生拉应力时，会引起构件拉伸变形，当拉应力超过砼本身的抗拉强度设计值时将产生裂缝。此类裂缝由于在设计规范里有明确的规定，因此在设计时设计人员都会采取措施进行控制。
2 大体积砼裂缝的防治措施
2.1 选择合适水泥
在设计时砼强度等级不宜过高，在满足承载力和防水要求的条件下，宜在C25-C35的范围内选用，如果砼强度等级过高，水泥用量过多，砼硬化过程中水化热高，收缩大，就容易引起裂缝。水泥宜优先采用水化热低、水化热不集中的品种，如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥或复合水泥。
2.2 增加粉煤灰掺量
在砼中掺加粉煤灰能有效改善砼的黏塑性，并可代替部分水泥，减少砼的用水量和水泥用量，减少水化热（当掺量为水泥用量的15%时，可降低水化热约15%），还可减少砼中的孔隙，提高密实度和强度，提高抗裂性。一般情况下，粉煤灰的掺量约为水泥用量的15%-30%。
2.3 掺入适量有微膨胀组分的外加剂
在砼中掺入适量的膨胀剂，能有效补偿一部分砼的收缩从而控制或避免砼的收缩开裂，目前我国生产的膨胀剂品种很多，如UEA、ZY、SY、CAS、HCAS等。以ZY为例，将6～8%（替换水泥用量）的ZY加入到普通砼中，拌水后生成大量的膨胀性结晶水化物水化硫酸钙，使砼产生适度膨胀，在钢筋和邻位的约束下，改变了砼内部的应力结构，在砼结构中建立0.2～0.7Mpa的预压应力，这一压应力可大致抵消砼硬化过程中收缩产生的拉应力，从而避免或大大减轻砼结构的开裂。
2.4 采取合理的养护措施
采取合理的养护措施是预防大体积砼浇筑后开裂的重要措施。砼浇筑后，应尽快回填土（土是砼最好的养护材料之一），目前这是砼保温保湿养护的最有效方法，对预防砼裂缝是非常有益的。如采用蓄水法保温养护，在混凝土施工期间可通入冷却循环水，以便加快承台内部热量的散发。如采用内散外蓄综合养护措施，可有效降低混凝土的温升值，且可大大缩短养护周期，对于超厚大体积砼施工尤其适用。
2.5 设置后浇带
施工后浇带的设置是目前大体积砼设计常用的方法，其主要作用是释放早期砼硬化过程中的收缩应力，减小砼收缩变形。施工后浇带宽为0.8～1.0米，间距30米左右，后浇带宜设在受力较小的部位，一般在跨度的三分之一处，并应避免在大跨度处设置。后浇带宜在两个月以后采用强度等级比原设计砼高一级的补偿收缩砼进行浇注。浇注时的温度宜低于主体砼浇筑时的温度，且宜低于25度。只要条件允许，后浇带浇注时间应尽量延后，后浇带砼浇注前应凿毛并清理干净，浇注时振捣密实，保湿保温养护。
2.6 设置增强钢筋
在容易开裂的部位配置斜向钢筋或钢筋网片，并配置一定数量的抗裂钢筋，可以显著提高砼的抗裂性能。在孔洞周边、断面转角处等宜增配斜向钢筋或钢筋网片，避免应力集中产生裂缝。
2.7 降低砼浇注温度
大体积砼最好选在春秋季施工，以降低浇注温度，如果在夏季施工最好采取有效措施降低浇注温度，必要时可采用含有冰块的水搅拌砼。另外浇筑砼时还可以采用减少装卸转运次数、给砼泵搭遮阳棚、在砼泵管上覆盖湿麻袋等辅助措施来降低砼浇注温度，最好不要让砼在太阳下直接爆晒。
2.8 改进施工技术
施工时应加强插筋位置的振捣、抹压、养护。由于钢筋是热的良导体，易产生大的温度梯度，这是裂缝产生的一个主要环节。同时加强初凝前的抹压，以消除初期裂缝。
3 结 语
综上所述，大体积砼产生裂缝的原因是多种多样的，裂缝控制是个系统工程，涉及设计、施工、材料、生产、现场养护等多方面，为了保证工程的质量，必须在设计、施工等过程中采取相应的、可靠的技术措施才能有效地控制和减少大体积砼裂缝的发生。