大體積混凝土裂縫產生原因及其預防控制措

2023-02-11 13:33:02 字數 1563 閱讀 7006

一、前言

隨著我國基礎建設的快速發展,大體積混凝土施工日益增多(如斜拉橋的索塔、承臺及基礎、高層建築的箱型基礎或筏型基礎),而大體積混凝土施工中普遍會遇到裂縫控制問題,這是因為混凝土體積大,聚集的大量水化熱會導致混凝土內外散熱不均勻,在受到內外約束的情況下,混凝土內部會產生較大的溫度應力並很可能導致裂縫產生,最終為工程結構埋下嚴重質量隱患。因此,大體積混凝土施工中應嚴格控制裂縫產生和發展,以保證工程質量。

二、大體積混凝土裂縫型別及裂縫產生原因分析

大體積混凝土結構裂縫主要包括乾燥收縮裂縫、塑性收縮裂縫、自身收縮裂縫、安定性裂縫、溫差裂縫、碳化收縮裂縫等。

1.收縮裂縫

混凝土在逐漸散熱和硬化過程中會導致其體積的收縮,對於大體積混凝土,這種收縮更加明顯。如果混凝土的收縮受到外界的約束,就會在混凝土體內產生相應的收縮應力,當產生的收縮應力超過當時的混凝土極限抗拉強度,就會在混凝土中產生收縮裂縫。影響混凝土收縮的主要因素主要是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品種。

混凝土中的用水量和水泥用量越高,混凝土收縮就越大。水泥品種對幹縮量及收縮量也有很大的影響,一般中低熱水泥和粉煤灰水泥的收縮量較小。

自身收縮是混凝土收縮的乙個主要**。自身收縮與乾縮一樣,是由於水的遷移而引起的。但它不是由於水向外蒸發散失,而是因為水泥水化時消耗水分造成凝膠孔的液面下降形成彎月面,產生所謂的自乾燥作用,導致混凝土體的相對濕度降低及體積減小而最終自身收縮。

水灰比對自身收縮影響較大,一般來說,當水灰比大於0.5時,其自乾燥作用和自身收縮與乾縮相比小得可以忽略不計;但是當水灰比小於0.35時,體內相對濕度會很快降低到80%以下,自身收縮與乾縮則幾乎各佔一半。

自身收縮主要發生在混凝土拌合後的初期。因此在模板拆除之前,混凝土的自身收縮大部分甚至全部已經完成。在大體積混凝土裡,即使水灰比並不低,自身收縮量值也不大,但是它與溫度收縮疊加到一起,就要使應力增大,所以在水工大壩施工時早就將自身收縮作為一項效能指標進行測定和考慮。

但是,許多斷面尺寸雖不很大,且水灰比也不算小的混凝土,也必須考慮水化熱及隨之引起的體積變形問題,以最大限度減少開裂影響,也需要考慮將溫度收縮和自身收縮疊加的影響。

塑性收縮也是大體積混凝土收縮乙個主要**。在水泥活性大、混凝土溫度較高或者水灰比較低的條件下,混凝土的泌水明顯減少,表面蒸發的水分不能及時得到補充,這時混凝土尚處於塑性狀態,稍微受到一點拉力,混凝土的表面就會出現分布不規則的裂縫。出現裂縫以後,混凝土體內的水分蒸發進一步加快,於是裂縫迅速擴充套件。

所以在這種情況下混凝土澆築後需要及早覆蓋養生。

2.溫差裂縫

混凝土內部和外部的溫差過大會產生裂縫。溫差裂縫產生的主要原因是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大。特別是大體積混凝土更易發生此類裂縫。

溫差的產生主要有三種情況:第一種是在混凝土澆築初期,這一階段產生大量的水化熱,形成內外溫差並導致混凝土開裂,這種裂縫一般產生在混凝土澆築後的第3天(公升溫階段)。另一種是在拆模前後,這時混凝土表面溫度下降很快,從而導致裂縫產生。

第三種情況是當混凝土內部溫度高達峰值後,熱量逐漸散發而達到使用溫度或最低溫度,它們與最高溫度的差值即內部溫差。這三種溫差都會產生裂縫,但最嚴重的是水化熱引起的內外溫差。

3.安定性裂縫

安定性裂縫表現為龜裂,主要是由於水泥安定性不合格而引起。

大體積混凝土裂縫的產生及其預防措施

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