1、大体积砼施工裂缝的成因分析及控制措施来源：中国论文下载中心 08-07-28 14:53:00 作者：邓泽星 编辑：studa0714【摘要】文章分析了大体积砼施工裂缝产生的原因，并针对成因提出了控制措施。文章认为，目前大体砼施工要做到优化配合比，选用良好级配的骨料，严格控制砂石质量，降低水灰比，以降低砼最高温升，降低砼所受的拉应力。同时，要加强施工现场的管理。【关键词】大体积砼；施工裂缝；成因；控制对于大体积砼，不同国家定义不同。美国定义：任何就地浇筑砼，若尺寸大，必须采取措施解决体积膨胀和水化热，以便减小开裂为大体积砼。日本定义：结构断面最小尺寸在 80cm 以上，水化热引起的砼最高温度与
2、外界气温差大于 25为大体积砼。我国定义：砼结构物实体最小尺寸大于或等于 1m 或预计会因水泥水化热引起内外温差过大而导致裂缝的砼。在工业与民用建筑的设备基础、箱形基础、筏基底板、立墙及地下隧道等大体积砼施工中，由于水泥水化热引起砼浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，而导致砼发生裂缝现象。因此，控制砼浇筑块体因水泥水化热引起的升温、砼浇筑块体的里外温差及降温速度，防止砼出现温度裂缝是施工技术的关键问题，必须认真对待。一、大体积砼施工裂缝产生的原因造成大体积砼施工裂缝的原因是复杂的，而且是综合性的，主要有以下几种：（一）温度原因1由于温差较大引起的，砼结构在硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上
3、升，使砼表面和内部温差较大，砼内部膨胀高于外部，此时砼表面将受到很大的拉应力，而砼的早期抗拉强度很低，因而出现裂缝。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。2由结构温差较大，受到外界的约束引起的，当大体积砼浇筑在约束地基（例如桩基）上时，又没有采取特殊措施降低，放松或取消约束，或根本无法消除约束，易发生深进，直至贯穿的温度裂缝。（二）沉缩裂缝当然砼沉缩裂缝在大体积砼（特别是泵送大流态砼）施工中也是非常多的。砼浇筑成型后，养护工作不到位，没有及时地进行表面履盖，表面水份散失过快，导致砼内部与外部不均匀收缩。其表面干收缩大于其内部
4、干收缩值。由于此干缩快慢差而形成的砼表面拉应力，也是砼产生裂缝的重要原因。主要表现在振捣不密实，沉实不足，或者骨料下沉，表层浮浆过多，砼浇筑后，没有及时抹压实（特别是初凝前的二次拌压），且表面覆盖不及时，受风吹日晒，表面水份散失快，产生干缩，砼早期强度又低，不能抵抗这种变形而导致开裂。 在施工中采用缓凝型泵送剂，延缓砼的凝结硬化速度，充分利用外加剂（特别是缓凝剂）的特性，适时增加抹加次数，消除表面裂缝，特别是初凝前的抹压，这对消除表有效的。二、大体积砼施工裂缝的控制针对以上所分析的裂缝形成原因，我们可以采用以下措施加以控制：（一）严格控制砼的组成材料 大体积砼一般都是采用商品砼和泵送工艺浇筑，
5、泵送商品砼对原材料的技术指标要求很高。因此，首先砼的生产设备的稳定运行和计量的精确应得到有效保障，组成砼的所有材料应符合规范标准的要求，以确保砼的质量。 1水泥品种的选择。应根据大体积砼的特点，既要注意水泥的水化热，又要注意水泥的收缩作用，选用低水化热、低收缩的水泥，如抗硫酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥，而不要采用早强型水泥。2掺入粉煤灰，选择减水剂，保证泵送流动度。在尽量少用水泥的基础上，掺入一定量的粉煤灰，以保证胶凝材料的总量。掺入适量的优质粉煤灰可以代替和节约水泥，一般掺量为水泥重量的 15%20%，在加拿大标准中，此掺量值已达到 25%。从反应堆厂房底板砼的试块强度分析，粉煤灰的掺量提
6、高，砼的强度稍有降低。粉煤灰在砼中主要起物理填充作用，加强了粉末效应，增加了砼的密实度，可以改善砼的工作度，改善施工性能，减少砼的泌水和离析现象，减少收缩。粉煤灰还能够延缓水化热峰值的出现，降低温度峰值。粉煤灰和减水剂同时掺入砼中，可以降低水灰比，减少水泥浆量，提高砼的可泵性。3粗细骨料的选择。配制大体积砼，应选用细度模数在 2.73.1 之间的含泥量最低的中粗砂，砂率最佳值为 0.33，以合理粗细骨料的比例，砂率过高意味着细骨料多，粗骨料少，增加了收缩，对抗裂不利。碎石应采用连续级配、良好粒级的弹性模量低的骨料。其次是砂石的吸水率应尽可能小一些，以利于降低收缩。4砼的配合比设计。应根据施工单
7、位的经验数据，优化合理地选择砼的强度和强度标准差。结合现场的实际要求，合理利用砼的后期强度，如 60 天、90 天或更长时间的强度。（二）优化砼的施工过程砼的抗拉强度远小于抗压强度，这是砼容易开裂的内在因素。普通砼极限拉伸离散性很大，因此在施工中必须创造条件，确保砼均匀密实。砼坍落度各车不要有大的差异，浇筑基础时坍落度可控制在100140mm，坍落度大时会使表面钢筋下部产生水分，或表层钢筋上部的砼产生细小裂缝。为防止这种裂缝，在砼初凝前和砼预沉后采取二次抹面压实措施。砼浇灌时，搅拌车在卸料前，要求高速运转一分钟，确保进入泵车受料斗的砼质量均匀。大体积砼的浇筑应合理分段，分层进行，使砼高度均匀上
8、升，砼浇筑应连续进行，间歇时间不能过长，在前层砼初凝前必须把后层砼浇上。浇筑应在室外气温较低时进行，砼浇筑气温不宜超过 28，在炎热的气候条件下应采取降温措施。在浇筑砼过程中，应严格按照施工组织设计的施工线路实施浇筑。禁止闲散人员在钢筋上部停留。浇筑施工人员不应在钢筋上部无序走动。采用双层钢筋网时，在上下层钢筋网片之间应设置足够的支撑用钢筋撑脚，以保证钢筋位置正确。在浇筑线路上，铺设临时操作脚手板。所有浇筑人员的工作原则上均应在脚手板上完成，以减少对钢筋网的踩踏次数。临时脚手板随浇筑区域的转移而移动。（三）加强砼的养护在尽量减小砼内部温升的前提下，大体积砼的养护是一项关键工作，必须切实做好。养
9、护主要是保持适宜的温度和湿度条件，保温的目的有两个，一是减小砼表面的热扩散，减小砼表面的温度梯度，防止产生表面裂缝；二是延长散热时间，充分发挥砼强度的潜力和材料松驰特性，使平均总温差对砼产生的拉应力小于砼的抗拉强度，防止产生贯穿性裂缝。潮湿养护的作用：一是刚浇筑不久的砼，尚处在凝固硬化阶段，水化的速度较快，适宜的潮湿条件可防止砼表面脱水而产生干缩裂缝；二是砼在保温（2540）及潮湿条件下可使水泥的水化作用顺利进行，提高砼的极限拉伸和抗拉强度，使早期抗拉能力增长很快。在施工过程中正确规定拆模时间对防止裂缝的开展关系较大，早期因水泥水化热使砼内部湿度很高，如过早拆模，砼表面温度较低，形成很陡的温度
10、梯度，产生很大的拉应力，这对于早期强度低，极限拉伸小的砼处于不利的温度条件下，就极易形成裂缝。因此大体积砼除要求强度外，还必须防止内外温差太大而引起裂缝。四、结语通过以上分析探讨，笔者认为目前大体砼施工要做到优化配合比，选用良好级配的骨料，严格控制砂石质量，降低水灰比，以降低砼最高温升，降低砼所受的拉应力。同时，要加强施工现场的管理。砼浇筑后，应尽快回填土，加以养护。 【 参考文献】1GBJ10-89混凝土结构设计规范S 2GB50204-92混凝土结构工程施工及验收规范S 3JGJ3-88 钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程S4陈本沛混凝土结构理论应用的现状与发展M 大连：大连理工大学出版
11、社， 2005大体积混凝土早期温度开裂成因及其防治措施来源：中国论文下载中心 09-04-09 10:30:00 作者：王雷 崔文良 编辑：studa20摘要：高层结构、核电设施及大规模基础设施建设中大体积混凝土早期温度开裂屡见不鲜，早期温度开裂降低的混凝土结构的承载能力，劣化了混凝土结构耐久性。本文探讨了大体积混凝土温度开裂的成因以及开裂特征，提出了优化配合比设计、调整施工工艺及合理养护等控制大体积混凝土温度开裂的措施。 关键词：早期；温度开裂；大体积混凝土；控制措施 1 引言 近年来，在高层结构、核电设施以及大规模的基础设施建设中常常采用大体积混凝土施工。大体积混凝土早期温度开裂屡见不鲜，
12、已经成为困扰混凝土工程界的焦点问题。温度裂缝降低的混凝土结构的承载能力，引发了安全隐患。同时裂缝的出现为水和其他有害侵蚀性介质向混凝土内部扩散提供了通道，侵蚀性介质的侵入加剧了混凝土结构中的钢筋修饰，劣化了工程的耐久性。为了保证大体积混凝土结构具有可靠的服役性能和耐久性能，必须在施工过程中将大体积混凝土早期温度开裂的潜在危险性降至最低。 本文在目前大体积混凝土施工日益增多的工程背景下，综述了大体积混凝土早期温度开裂的特征、原因以及控制措施。 2 大体积混凝土早期温度开裂的特征 大体积混凝土温度裂缝属变形荷载引发裂缝，有别于外荷载引发裂缝，主要体现在以下两个方面：一方面温度裂缝的起因为水化导致内
13、部温升从而引发混凝土发生体积变形，在外部约束与内部约束共同作用下产生温度应力，当温度应力超过混凝土抗拉强度时温度开裂发生。混凝土虽然属于脆性材料，但早期混凝土处于粘弹状态，在内部拉应力的作用下产生拉伸徐变，拉伸徐变在很大程度上释放了大体积混凝土内部的温度应力。故拉伸徐变是大体积混凝土早期温度开裂区别于荷载产生裂缝的主要特点，在进行大体积混凝土早期内部应力计算时应充分考虑。另外一方面大体积混凝土内部早期温度应力产生是温度变形的作用，而内部的温升是受胶凝材料水化反应放热过程控制、决定，而胶凝材料水化反应是随龄期逐渐进行的，故大体积混凝土早期内部温度应力随水化反应进行发展变化，应力的发展直至温度开裂
14、产生是一个逐渐进行的过程，故大体积混凝土的温度应力应按分段叠加的方法来求得。而按普通外荷载计算原则，从外荷载作用，结构内力形成，直至裂缝的出现与扩展，似乎都是在一瞬间完成的，是某个“瞬间过程”。 3 大体积混凝土早期温度开裂成因分析 31 胶凝材料早期水化放热 图 1 为早期混凝土内部典型的温度及温度应力随时间发展曲线，可见在浇筑后的几个小时后混凝土内部由于温度升高会产生压应力作用，但由于此时混凝土弹性模量较低，故压应力值不大。温度峰值达到之后，混凝土内部的压应力由于温度不断降低而迅速减小。混凝土逐渐处于零应力状态。处于零应力状态时，混凝土内部的温度往往仅比温度峰值低几度。随着混凝土内部温度进
15、一步降低，拉应力逐渐产生，而此时混凝土已具有较高的弹性模量，同时随着硬度和刚度的不断提高，混凝土对于应力的释放作用减弱，故混凝土内部拉应力发展较快导致开裂潜在可能性增加。 温度应力可表达成温差、弹性模量以及混凝土热膨胀系数的方程，而混凝土早期的热膨胀系数往往与混凝土内部湿度状况相关。若要对大体积混凝土早期温度应力做出准确的评估与预测，必须研究混凝土早期热膨胀系数及其随时间发展变化情况。而早期混凝土属于弹塑体，因此应用线形变形测试手段监测其热膨胀系数存在一定困难。对此一些混凝土学者开展的具有针对性的研究。日本学者 I.Shi-masaki等人应用非接触式高精度位移传感器测定了混凝土早期的热膨胀系
16、数。其研究结果见图 2，可见混凝土早期热膨胀系数并非定值，而是随龄期逐渐发展变化，在浇筑后的几个小时后，混凝土热膨胀系数变化尤为明显。以往的混凝土温度应力计算中经常常将混凝土的热膨胀系数视为定值处理，这种方法显然与实际情况存在较大偏差。 同时，由于混凝土是热的不良导体，水泥水化过程中释放出的水化热短时间内不容易散发。特别是大体积混凝土，当产生大量水化热时，混凝土内外产生很大温差，从而导致混凝土内部存在温度梯度，温度梯度的产生导致温度变形梯度以及层间约束形成，从而加剧了表层混凝土内部所受拉应力作用，导致表层混凝土开裂危险性的提高。 32 外界气候条件变化 大体积混凝土在施工阶段，内部温度、温度应
17、力往往受到外界气温变化影响。外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；而外界温度下降则增加混凝土的降温幅度。特别是气温骤降会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，对大体积混凝土是极为不利。混凝土内部的温度是水化热的绝热温度，浇注温度和结构物的散热降温等各种温度叠加，而温度应力则是由温差引起的温度变形造成的；温差愈大，温度应力越大，当温度应力超出了混凝主的抗拉强度时，就会出现温度开裂。 33 早期养护不良 早期混凝土处于凝结硬化过程，内部结构相对疏松，当表面养护不当时，水分很容易向干燥环境散失。水分的蒸发、散失导致表面干燥和干缩变形的产生，表层混凝土的干缩变形受到基体的约束使得内部产生拉应力。干
18、缩变形受到约束产生的拉应力与温度应力的叠加效果和综合作用增加了大体积混凝土表面干裂的潜在可能性。 4 控制温度开裂措施 通过上述分析可见大体积混凝土产生温度裂缝的影响因素主要有胶凝材料早期水化放热、外界气候变化、施工及养护条件等，故施工中可从如下三方面考虑温度裂缝的预防控制。 41 降低胶凝材料早期水化放热 减少水泥水化热主要是通过减少水泥用量和选择低水化热水泥品种。具体可以通过以下几项措施来达到目的。 411 优化混凝土的配合比设计 在保证强度的前提下，尽可能降低水泥用量，从而降低混凝土水化热温度升值，选料要选用粗细骨料粒径和级配连续的、粒径较大的粗骨料配置混凝土。 412 掺加掺合料和外加
19、剂 混凝土内适当掺加级以上的粉煤灰来部分取代水泥以减少水泥用量，粉煤灰取代水泥剂量百分率不得超过规范规定，同时也掺加缓凝剂与减水剂，使缓凝时间在 8h 以上，从而改善混凝土拌和物的流动性、粘聚性和保水性，在降低用水量和提高后期强度的同时，降低水化热、推迟放热峰值出现时间。 413 选择低水化热水泥 采用低水化热的粉煤灰水泥或矿渣硅酸盐水泥，控制混凝土内部温升。 42 优化大体积混凝土浇筑施工工艺 优化浇筑工艺，采用斜面分层、薄层浇筑、连续推进的方式。分层厚度应控制在 300mm500mm之间，采用插入式振动器振捣，插点间距和振捣时间应按施工规范要求执行。布置冷却管，在浇筑前预先在混凝土模内按
20、1.0m 层距布设降温冷却水管，待每层循环水管被混凝土覆盖后进行该层水管通水，使混凝土内部温度降低。埋设测温管，及时观察和掌握混凝土内外温差，以便采取相应的措施防止温度裂缝。 43 确保大体积混凝土早期有效养护 为确保大体积混凝土的质量，做好混凝土的保温保湿养护，在混凝土上方搭盖保温棚，以及表面蓄水，喷洒养护液形成保湿膜或直接洒水养护等，降低混凝土内外温差，慢降温，发挥徐变特性，减少温度应力。采取长时间的养护，规定合理的拆模时间，延缓降温的时间和速度。 5 结语 51 大体积混凝土早期温度开裂有别于外荷载作用引发开裂，开裂过程为逐渐产生发展过程，其中伴随着拉伸徐变对于应力的释放作用。 52 大体积混凝土早期温度开裂主要受胶凝材料早期水化放热、外界气候变化、施工及养护条件等因素决定影响。 53 大体积混凝土早期温度膨胀系数并非定值，温度应力计算中将混凝土的热膨胀系数视为定值处理会使结果与实际情况存在较大偏差。 54 针对大体积混凝土开裂早期开裂的成因，采取有效的防控措施可尽量减少、避免温度裂缝产生，达到安全、经济、有效、合理的预防效果。
