混凝土裂縫成因分析的論文
1裂縫的表現(xiàn)形式與成因分析
1.1表現(xiàn)形式
由于混凝土沉縮、表面塑性收縮產(chǎn)生的表面淺層裂縫。該類裂縫一般在平面內(nèi)分布無(wú)規(guī)則且較短，不影響結(jié)構(gòu)使用，僅作表面防護(hù)處理即可。
由于混凝土升溫過(guò)高、溫差過(guò)大或降溫過(guò)快產(chǎn)生的深層、通長(zhǎng)或貫穿裂縫。該類裂縫一般首先出現(xiàn)在長(zhǎng)邊方向的中部、邊角處和截面突然變化處，影響結(jié)構(gòu)整體受力和使用耐久性。
1.2成因分析
大體積混凝土裂縫主要由以下三方面的原因引起：
混凝土在凝固初期產(chǎn)生大量的水化熱，致使內(nèi)部溫度迅速升高，體積膨脹擴(kuò)大，此時(shí)由于受基巖或前期混凝土的約束產(chǎn)生壓應(yīng)力。在混凝土凝固后期冷卻收縮時(shí)，則產(chǎn)生拉應(yīng)力，且拉應(yīng)力大于升溫膨脹產(chǎn)生的壓應(yīng)力值。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉應(yīng)力時(shí)，則會(huì)在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，可能發(fā)展成貫穿裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)造成極大的破壞。
在混凝土澆筑后外界氣溫突然下降，在混凝土內(nèi)外部產(chǎn)生較大溫差，使混凝土表面產(chǎn)生很大的溫度拉應(yīng)力，形成表面裂縫。
混凝土在澆筑后，因塑性收縮和縮水收縮而產(chǎn)生的`表面收縮裂縫。
其中，由于后兩方面原因引起的裂縫，只要我們按照規(guī)范要求進(jìn)行正常的養(yǎng)護(hù)，均可以得到有效控制和避免。而第一方面由水泥水化熱引起的較大溫差則是大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫最直接、最根本的原因，也是我們?cè)谑┕ぶ斜仨毧朔碾y題之一。
2溫差控制與防裂
根據(jù)《塊體基礎(chǔ)大體積砼施工技術(shù)規(guī)程》YBJ224-91規(guī)定，大體積混凝土工程施工前，應(yīng)對(duì)施工階段大體積混凝土澆筑塊體的溫度進(jìn)行驗(yàn)算，確定施工階段大體積混凝土澆筑塊體的升溫峰值、里外溫差及降溫速度的控制指標(biāo)，制定溫控施工的技術(shù)措施。通過(guò)溫控施工技術(shù)措施的落實(shí)，確保施工質(zhì)量、防止有害裂縫、特別是貫穿裂縫的產(chǎn)生�；炷帘砻鏈囟攘芽p寬度應(yīng)小于0.3mm。
2.1合理選材，改善配比
2.1.1原材料控制。
水泥：采用水化熱較低和凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)的水泥，如礦渣水泥、大壩水泥或粉煤灰水泥等。在材料比選時(shí)，應(yīng)對(duì)不同種類和品牌的水泥取樣進(jìn)行水化熱試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)分析比較，優(yōu)先選用同量同等條件下水化熱較低的水泥。
粗骨料：采用5mm～31.5mm連續(xù)級(jí)配碎石，針片狀顆粒含量不應(yīng)大于10％，含泥量不應(yīng)大于1％。
細(xì)骨料：采用級(jí)配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬的優(yōu)質(zhì)中粗河砂，含泥量不應(yīng)大于2％，細(xì)度模數(shù)控制在2.3mm～2.7mm之間。
水：達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
粉煤灰：粉煤灰是一種優(yōu)質(zhì)的摻和料，使用時(shí)應(yīng)選擇一級(jí)粉煤灰，盡可能選用細(xì)度模數(shù)大且燒失量低的粉煤灰。
外加劑：采用緩凝高效減水劑。
2.1.2改善配比。
盡可能降低水泥用量。根據(jù)水化熱溫升經(jīng)驗(yàn)公式：T=To+Q／N+L／50(式中：T—水化熱溫升，℃；To—混凝土入模溫度，℃；Q—每立方米混凝土水泥用量，Kg／m3；N—試驗(yàn)常數(shù)，早強(qiáng)類水泥取9，普通水泥取10，礦渣類水泥取11；L—每立方米混凝土粉煤灰用量，Kg／m3。)可知，每立方米混凝土每減少10Kg水泥用量，混凝土的水化熱溫升降低1℃左右。因此，在保證混凝土強(qiáng)度的前提下，盡可能降低水泥用量是最可靠的控溫措施之一。水泥用量一般不應(yīng)超過(guò)350Kg／m3。
參用粉煤灰�；炷翐郊臃勖夯抑饕菫榱巳〈糠炙�，減少水泥用量，降低水化熱，同時(shí)還可以充當(dāng)填充材料，并改善混凝土的和易性。粉煤灰用量一般為水泥用量的30％～40％。
摻加高效減水劑�；炷翐郊痈咝p水劑有雙重作用，一方面使混凝土緩凝，以推遲水化熱峰值的出現(xiàn)，使混凝土表面溫度梯度減少；另一方面可以降低水灰比，避免水灰比過(guò)大產(chǎn)生塑性收縮。
2.2施工過(guò)程控制
控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度。研究表明：對(duì)混凝土出機(jī)溫度影響最大的是碎石和水的溫度，砂的溫度次之，水泥的溫度影響最小。因此，降低出機(jī)溫度的最有效辦法就是降低碎石的溫度。在氣溫較高時(shí)，為防止太陽(yáng)的直接照射，砂石堆場(chǎng)應(yīng)設(shè)遮陽(yáng)棚；必要時(shí)，部分拌和用水以碎冰形式加入。為了保證混凝土的均勻性，在攪拌終了前，應(yīng)使混凝土拌和物中的冰全部溶化。
為了控制混凝土的澆筑溫度，可加快運(yùn)輸速度，縮短運(yùn)輸時(shí)間，在運(yùn)輸途中盡量放慢攪拌速度。在氣溫較高時(shí)，對(duì)運(yùn)輸車的攪拌罐噴淋冷水，減少運(yùn)輸過(guò)程中吸收太陽(yáng)的輻射熱。同時(shí)，加大澆筑強(qiáng)度，縮短澆筑時(shí)間。
采用分層或分塊澆筑，加快混凝土散熱速度。
分層澆筑。
�、俜謱邮┕r(shí)母層厚度應(yīng)控制在1m～1.5m之間，具體可視混凝土澆筑能力和降溫措施而定。
�、趹�(yīng)在前層混凝土初凝或失去重塑性能前完成下層混凝土的澆筑搗實(shí)。
�、郛�(dāng)在前層混凝土初凝或失去重塑性能前無(wú)法完成下層混凝土施工時(shí)，應(yīng)按規(guī)定間歇4d～7d，待前層混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，方可進(jìn)行下層混凝土的澆筑，且在澆筑前對(duì)兩層結(jié)合面按施工縫進(jìn)行鑿毛和清掃浮漿處理。
分塊澆筑。
當(dāng)截面面積大于100m2時(shí)，在前層混凝土開(kāi)始初凝或失去重塑性能前來(lái)不及完成下層混凝土的澆筑振搗時(shí)，此時(shí)若采用分層澆筑，間隔時(shí)間長(zhǎng)，延誤工期。為加快施工進(jìn)度和保證工程質(zhì)量，應(yīng)統(tǒng)籌安排，采用分塊澆筑。
�、俸侠聿贾梅謮K區(qū)域，每塊平均面積不宜小于50m2，高度不宜大于1.5m。
�、谏舷锣弻踊炷灵g的豎向接縫，應(yīng)錯(cuò)開(kāi)布置，做成企口，并按施工縫處理。
2.3冷卻水降溫。
在混凝土內(nèi)部布置冷卻水管，混凝土終凝后開(kāi)始通水冷卻降溫。通過(guò)冷卻水循環(huán)，降低混凝土內(nèi)部溫度，縮小內(nèi)外溫差。在混凝土內(nèi)部合理布置測(cè)溫點(diǎn)，埋設(shè)測(cè)溫傳感器，及時(shí)通過(guò)測(cè)溫點(diǎn)監(jiān)測(cè)溫度，掌握混凝土內(nèi)部各測(cè)點(diǎn)的溫度變化，以便及時(shí)調(diào)整冷卻水流量，控制溫差，確保混凝土內(nèi)外溫差小于25℃。
冷卻循環(huán)水管可采用φ25mm左右鐵管，按照冷卻水由較熱中心區(qū)流向邊區(qū)的原則，進(jìn)水管口設(shè)在靠近混凝土中心處，出水管口設(shè)在混凝土邊區(qū)處。進(jìn)出水管口均引出混凝土頂面以上。每層水管的垂直進(jìn)出水口互相錯(cuò)開(kāi)，且在出水口處設(shè)調(diào)節(jié)水管流量的水閥和測(cè)流量設(shè)備。
冷卻水管安裝時(shí)，要與鋼筋骨架和支撐桁架固定牢靠，以防混凝土澆筑時(shí)水管變形及脫落而發(fā)生堵水和漏水，并做通水試驗(yàn)。
混凝土終凝后，方可通水循環(huán)。
用溫度計(jì)及時(shí)測(cè)出進(jìn)出口的水溫，不斷調(diào)整水管流量，水管流量可控制在1.2m3/h～1．5m3/h，將進(jìn)出水溫差控制在10℃左右，且水溫與混凝土內(nèi)部溫度相差不大于20℃。
冷卻水管使用完畢，需要壓注水泥漿封閉。
2.4改善約束條件
在巖石地基或厚度較大的混凝土墊層上澆筑大體積混凝土?xí)r，可在巖石地基或混凝土墊層上鋪設(shè)隔離層以減少垂直收縮裂縫。隔離層一般采用涂刷一層3mm～5mm厚的瀝青或干鋪二氈三油。當(dāng)混凝土平面尺寸過(guò)大時(shí)，可采用后澆帶，即在結(jié)構(gòu)中適當(dāng)部位每隔20m～30m預(yù)留寬為0.5m～1m的后澆帶，澆筑混凝土30天～40天后封閉。
2.5加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)
大體積混凝土易受到太陽(yáng)暴曬及雨水、冷空氣等襲擊，致使表面溫度變化較大，產(chǎn)生較大溫差，造成裂縫。因此，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)也是防止開(kāi)裂的關(guān)鍵之一。
混凝土澆筑后，應(yīng)適時(shí)加蓋草墊、麻袋等覆蓋物，定時(shí)灑水養(yǎng)生；同時(shí)保證冷卻水的供應(yīng)，加強(qiáng)保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，延緩降溫速度，減少內(nèi)外溫差。
在混凝土內(nèi)部及表面合理布設(shè)測(cè)溫點(diǎn)，加強(qiáng)溫度觀測(cè)，并根據(jù)外界大氣條件，隨時(shí)了解混凝土澆筑后(尤其是第2天)溫度的升降情況，掌握混凝土內(nèi)外溫差變化，及時(shí)采取增減覆蓋物等措施，以便將混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)。
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