大体积混凝土裂缝问题的探讨Word格式.docx
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Keywords:
MassconcreteConcretescrackMixdesignConcretecuring
目录
前言·
·
1
第一章概论·
2
1.1大体积混凝土和大体积混凝土裂缝·
1.2大体积混凝土裂缝的危害·
第二章对大体积混凝土裂缝成因的分析·
4
2.1温度因素·
2.2混凝土收缩的因素·
5
2.3不均匀沉降和其他因素·
6
第三章大体积混凝土的预防控制措施·
7
3.1优选混凝土各种原材料·
3.2设计优化措施·
8
3.3施工控制措施·
3.4加强技术管理·
9
3.5不均匀沉降引起裂缝的预防措施·
结束语·
10
参考文献·
11
致谢·
12
前言
随着我国现代化建设进程的加快和大型建设事业的不断发展，大体积混凝土在建设中的使用更加广泛，其起到的作用也越来越重要。
现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水里大坝等。
在大体积混凝土的施工过程中，要解决的首要问题就是控制混凝土的裂缝，以提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀性等耐久性。
大体积混凝土的裂缝控制是一项比较复杂的施工技术，如果处理不好，会直接影响结构的安全和正常使用。
本文通过参考文献、分析研究等方法，对大体积混凝土裂缝问题进行探讨。
通过对大体积混凝土裂缝的类型、形成原因的分析，提出一系列预防和解决问题的可行性方案和措施，能够从根本上使大体积混凝土裂缝现象得到有效控制。
对提高工程质量，减少工程事故，保证工程进度和控制成本有重大意义。
近几年来，随着我国建设事业的发展和科学技术水平的提高，我国对大体积混凝土裂缝问题的研究和探索也不断深入，保证了我国现代化建设进程。
第一章概述
1.1大体积混凝土和大体积混凝土裂缝
1、大体积混凝土
目前大体积混凝土在国际上没有一个统一的定义。
美国混凝土学会的定义是：
任河现浇混凝土，其尺寸到达必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，即最大限度减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。
日本建筑学会的标准定义是：
结构断面最小尺寸在80cm以上；
水热化引起混凝土内的最高温度和外界气温之差，雨季超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。
我国《混凝土结构工程施工及验收规范》认为，建筑物的基础最小边尺寸在1～3m范围内就属于大体积混凝土。
目前新观点指出：
所谓大体积混凝土，是指其结构尺寸已经达到必须采取相应的技术措施，妥善处理内外温差，合理解决温度应力，并按裂缝开展控制的混凝土。
其主要特点就是混凝土量大、体积大、结构厚实，一般实体最小尺寸大于等于1m。
它的表面系数、水泥水化热释放比较集中，内部温度上升较快。
2、大体积混凝土裂缝
混凝土结构在建设和使用过程中由于各种因素的作用，出现不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。
大体积混凝土结构出现裂缝的现象更加普遍。
按成因可分为温差裂缝、温变裂缝和干缩裂缝；
按其裂缝宽度大小可分为“宏观裂缝”和“微观裂缝”。
1.2大体积混凝土裂缝的危害
混凝土裂缝是混凝土结构的严重病害。
混凝土早期表面裂缝在以后气温骤降形成的温度应力和外力的作用下，表面裂缝可发张成具有破坏性的贯穿逢和深层裂缝。
贯穿裂缝和深层裂缝会破坏结构的整体性，改变混凝土的受力条件，有使局部甚至整体结构发生破坏的可能，严重影响建筑物的质量和运行安全性。
而大体积混凝土往往运用在一些重要的结构上，如建筑基础、大坝等，一旦出现裂缝，可能造成的损失会更加严重。
在全国调查的高层建筑地下结构中，出现裂缝的现象占调查总数的20%左右，地下室的外墙混凝土出现裂缝的现象占调查总数的80%左右。
所以混凝土结构的裂缝的建筑工程长期困扰的一个技术难题，一直未能得到很好的解决。
第二章对大体积混凝土裂缝成因的分析
结构物在实际使用过程中承受两大类荷载。
静荷载、动荷载和其他荷载称为第一荷载；
温度、收缩和不均匀沉降称为第二荷载。
由于大体积混凝土结构的截面尺寸较大，裂缝一般在混凝土浇注短期内形成，此时设计荷载尚未作用于结构上，因此由外荷载引起裂缝的可能性很小。
从大体积混凝土结构物的裂缝有关资料表明，裂缝产生的原因，由第一荷载引起的裂缝占15%-20%，而由第二荷载引起的裂缝占80%-85%。
由此可见，温度、收缩和不均匀沉降是引起大体积混凝土裂缝的主要原因。
2.1温度因素
由于水泥的水化作用是放热反应，大体积混凝土自身又具有一定的保温性能，因此其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多，而在混凝土升温峰值过后的降温过程中，内部降温速度又比其表层慢得多，在这些过程中，混凝土各部分的温度变形及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生的温度应力，是相当复杂的。
一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，混凝土就会出现裂缝。
此外，外界气温的变化和混凝土的导热性能对混凝土温度也有重要重要。
温度是引起大体积混凝土裂缝最主要的因素。
1、水泥水化热的影响
水泥水化过程中放出大量的热量，是混凝土内部热量的主要来源。
其主要集中在浇筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的热量，如果以水泥用量350Kg/m3～550Kg/m3来计算，每m3混凝土将放出17500KJ～27500KJ的热量，从而使混凝土内部升高（可达70℃左右，甚至更高）。
尤其对于大体积混凝土来讲，这种现象更加严重。
因为混凝土内部和表面的散热条件不同，混凝土中心温度很高，这样就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。
2、外界气温变化的影响
大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。
混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升
和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。
浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；
如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。
如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。
3、大体积混凝土的导热性能的影响
热量在大体积混凝土内传递的能力反映在其导热性能上。
大体积混凝土的导热系数越大，热量传递率就越大，则其与外界热交换的效率也越高，从而使大体积混凝土内最高温升降低。
同时也减小了大体积混凝土的内外温差。
可以预计，导热性能越好，热峰值出现的时间也相应提前。
中部最高温度的热峰值及热峰值出现的时间与板厚密切有关。
显见，板越厚，中部点散热较少，热峰值也越高，中部受外界温降影响所需时间就越长，峰值出现的时间也要晚一些。
大体积混凝土的导热性能较差，浇筑初期，混凝土的弹性模量和强度都很低，对水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力较小。
随着混凝土龄期的增长，弹性模量和强度相应提高，对混凝土降温收缩变形的约束愈来愈强，即产生很大的温度应力，当大体积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。
2.2混凝土收缩的因素
混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。
混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支承条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。
引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。
在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。
混凝土中约有20%的水分是水泥硬化所必须得，而约80%的水分要蒸发。
多余水分的增发会引起混凝土体积的收缩。
混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。
如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复并几乎达到原有的体积。
干湿交替会引起混凝土体积的交换变化，这对混凝土是很不利的。
另外，外界气温湿度的变化也会造成混凝土收缩，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。
影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺（特别是养护条件）等。
2.3不均匀沉降和其他因素
1、建筑物基础的不均匀沉降也会产生裂缝，这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大，待地基下沉稳定后，将不会变化。
2、混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝，一般是混凝土配合比中，粗骨料级配不连续、数量不够，砂率及水灰比不当所造成的裂缝。
3、水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起化学反应也会产生裂缝。
4、由于振捣不密实，沉实不足，或者骨料下沉等原因引起的砼沉缩裂缝在大体积砼（特别是泵送大流态砼）施工中也是非常多。
，
第三章大体积混凝土的预防控制措施
大体积混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性、防水性、危害严重，必须加以控制。
通过对大体积混凝土开裂原因的分析可知，大体积开裂主要是水化热使混凝土温度升高引起的，所以采用适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度，同时通过控制混凝土的收缩和其它措施，在一定范围内，就可控制和减少裂缝的现象。
这些措施包含了混凝土施工的全过程，包括选择混凝土组成材料、施工安排、浇筑前后降低混凝土的措施和养护保温等。
3.1优选混凝土各种原材料
1、水泥的选择
大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。
因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。
为保证减少水泥用量后混凝土的强度和坍落度不受损失，可适度增加活性细掺料替代水泥。
2、骨料的选择
在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子。
既可以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。
在选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂，从而降低混凝土的干缩，减少水化热量，对混凝土的裂缝控制有重要作用。
3、掺加外加料和外加剂
掺加适量粉煤灰，可减少水泥用量，从而达到降低水化热的目的。
但掺量不能大于30%。
掺加适量的减水剂，它可有效地增加混凝土的流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝土的强度，从而可降低水化热，同时可明显延缓水化热释放速度。
3.2设计优化措施
1、精心设计混凝土配合比。
在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。
2、增配构造筋提高抗裂性能。
配筋应采用小直径、小间距。
3、避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。
3.3施工控制措施
1、控制混凝土入模温度
入模温度的高低，与出机温度密切相关，另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。
在温度较高的情况下进行施工，可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖，以减少阳光对其的辐射，同时对浇筑前的砂石用冷水降温。
在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。
如果是在冬季进行施工，因为要防止早期混凝土被冻问题，所以要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。
在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热，对原材料应视气温高低进行加热。
2、严格控制混凝土的浇筑速度，一次浇注的混凝土不可过高、过厚，以保证混凝土温度均匀上升。
保证振捣密实，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严防漏振及过振。
3、砼温度控制、监测与养护
（1）、温度控制、监测
为降低大体积混凝土的水化热，在混凝土的内部通入冷却循环水，采用循环法保温养护，以便加快混凝土内部的热量散发。
为能够较准确地测量出砼内部温度，在砼中预埋测温管，用水银温度计测温。
上下层温差控制在15~20℃之内。
根据各测点的温度，可及时绘制出混凝土内部
温度变化曲线，对照混凝土理论计算值，分析存在的问题，有的放矢地采取相应的技术措施。
（2）、砼养护
砼养护是大体积砼施工中一项十分关键的工作。
主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土的内外温差，促进砼强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。
从砼浇筑完成到终凝这段时间的养护对砼而言十分重要。
混凝土浇筑完毕后，在其顶面及时加以覆盖，要求覆盖严密，并经常检查覆盖保湿效果。
其主要作用有二：
一是蓄水保温，防止表面水分蒸发和抵抗受太阳辐射与刮风时温度骤变，二是保持内外温差的稳定。
3.4加强技术管理
加强原材料的检验、试验工作。
施工中严格按照方案及交底的要求指导施工，明确分工，责任到人。
加强计量监测工作，定时检查并做好详细记录，认真对待浇筑过程中可能出现的冷缝，并采取措施加以杜绝。
在变截面施工前，一定要加强预测，并保证预测的科学性。
同时在实施过程中，要切实落实施工方案。
在制订技术措施和质量控制措施的同时，还需落实组织指挥系统，逐级进行技术交底，做到层层落实，确保顺利实施。
3.5不均匀沉降引起裂缝的预防措施
1、对松软土、填土地基应进行必要的夯实和加固。
构件制作场地周围应作好排水措施，并注意防止水管漏水或养护水浸泡地基。
2、避免直接在松软土或填土上制作预制构件，或经压夯实后作预制场地。
3、模板应支撑牢固，保证有足够强度和刚度，并使地基受力均匀。
拆模时间不能达早，应按规定执行。
不均匀沉陷裂缝对结构的承载能力和整体性有较大的影响，因此，应根据裂缝的严重程度，会同设计等有关部门对结构进行适当的加固处理（如设钢筋混凝土围套、加钢套箍等）。
结束语
对于大集体混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要精心设计、施工，掌握住它的基本知识，并根据实际采取有较措施，会使施工质量得到很好的保证。
以上各项技术措施并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的，设计和施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用，才能起到良好的效果。
实践证明，在优化配合比设计，改善施工工艺，提高施工质量，做好温度监测工作及加强养护等方面采取有效技术措施，坚持严谨的施工组织管理，完全可以控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝的发生。
参考文献
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[2]杨生茂．混凝土及拌合料[M].中国计划工业出版社，1999年2月版；
[3]韩春萍．浅谈混凝土的施工温度与裂缝[J]．科技情报开发与经济，2004年05期
[4]杨少谋．混凝土的自身收缩及其控制措施[J]．西北水力发电，2004年第20卷第1期
[5]JGJ55－2000，普通混凝土配合比设计规程[S]；
[6]GB50204-2002，混凝土质量验收规范[S]；
[7]东南大学，同济大学，天津大学．混凝土结构[M]．中国建筑工业出版社，2008年版；
致谢
本课题在选题和研究是在我的指导老师**老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。
她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。
从课题的选择到项目的最终完成，袁**老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持，对我的论文进行精心的修改，在此谨向袁老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
在此，我还要感谢在一起愉快的度过三年大学时光的同学和在学生会共同工作的同学，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!
最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!
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