大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫預(yù)防措施

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大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的一般概念
    混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)和使用過(guò)程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫，這是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象。大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫更普遍。在全國(guó)調(diào)查的高層建筑地下結(jié)構(gòu)中，底板出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調(diào)查總數(shù)的20％左右，地下室的外墻混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調(diào)查總數(shù)的80％左右。所以，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是建筑工程長(zhǎng)期困擾的一個(gè)技術(shù)難題，一直未能很好地解決。國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)界都認(rèn)為，規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最大裂縫寬度主要是為了保證鋼筋不產(chǎn)生銹蝕。不同的規(guī)范中有關(guān)允許最大裂縫寬度的規(guī)定雖不完全一致，但基本相同。如在正常的空氣環(huán)境中裂縫允許寬度為0．3～0．4mm；在輕微腐蝕介質(zhì)中，裂縫允許寬度為0．2～0．3mm；在嚴(yán)重腐蝕介質(zhì)中，裂縫允許寬度為0．1～0．2mm。但對(duì)建筑物的抗裂縫要求過(guò)嚴(yán)，必將付出L!大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。科學(xué)的要求是將其有害程度控制在允許范圍之內(nèi)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的調(diào)查資料，工程實(shí)踐中結(jié)構(gòu)物的裂縫原因，屬于由變形變化(溫度、濕度、地基變形)引起的約占80％以上，屬于荷載引起的約占20％左右。在大體積混凝土工程施上中，由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化，從而導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度，防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫(包括混凝土收縮)是其施工技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題。我國(guó)的工程技術(shù)人員科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，以防為主，采用了溫控施工技術(shù)，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、混凝土材料的選擇、配合比設(shè)計(jì)、拌制、運(yùn)輸、澆筑、保溫養(yǎng)護(hù)及施工過(guò)程中混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力的監(jiān)測(cè)等環(huán)節(jié)，采取了一系列的技術(shù)措施，成功地完成了我國(guó)許多鋼鐵企業(yè)和工業(yè)民用建筑、高層建筑的大體積混凝土工程的施工，取得豐富的施工經(jīng)驗(yàn)。 
    一、大體積混凝土裂縫的可能原因
    大體積混凝土墩臺(tái)身或基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的。各類裂縫產(chǎn)生的主要影響因素有幾種：：一是結(jié)構(gòu)型裂縫，是由外荷載引起的，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計(jì)算中的主要應(yīng)力以及其他的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫，是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的。
    1、收縮裂縫。
    混凝土的收縮引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮就越大。選用水泥品種的不同，干縮、收縮的量也不同。
    混凝土逐漸散熱和硬化過(guò)程引起的收縮，會(huì)產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力。如果產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過(guò)當(dāng)時(shí)的混凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。在大體積混凝土里，即使水灰比并不低，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(yīng)力增大，所以在水工大壩施工時(shí)早就將自身收縮作為一項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定和考慮
    2、溫差裂縫。
    混凝土內(nèi)外部溫差過(guò)大會(huì)產(chǎn)生裂縫。主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過(guò)大。特別是大體積混凝土更易發(fā)生此類裂縫。
    大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般要求一次性整體澆筑。澆筑后，水泥因水化引起水化熱，由于混凝土體積大，聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度將顯著升高，而其表面則散熱較快，形成了較大的溫度差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。此時(shí)，混凝齡期短，抗拉強(qiáng)度很低。當(dāng)溫差產(chǎn)生的表面抗拉應(yīng)力超過(guò)混凝土極限抗拉強(qiáng)度，則會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。 
    3、安定性裂縫。
    安定性裂縫表現(xiàn)為龜裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。
    二、裂縫的防治措施
    1、設(shè)計(jì)措施
    1) 精心設(shè)計(jì)混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應(yīng)盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，生產(chǎn)出高強(qiáng)、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。
    2)增配構(gòu)造筋提高抗裂性能。配筋應(yīng)采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應(yīng)在0.3-0.5%之間。
    3)避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。
    4)在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。
    5)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮施工時(shí)的氣候特征，合理設(shè)置后澆縫，保留時(shí)間一般不小于60天。如不能預(yù)測(cè)施工時(shí)的具體條件，也可臨時(shí)根據(jù)具體情況作設(shè)計(jì)變更。
    2、施工措施
    1)嚴(yán)格控制混凝土原材料質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選用低水化熱水泥，粗細(xì)骨料的含泥量應(yīng)盡量減少(1-1.5%以下)。
    優(yōu)選混凝土各種原材料。在條件許可情況下，應(yīng)優(yōu)先選用收縮性小的或具有微膨脹性的水泥。骨料在大體積混凝土中所占比例一般為混凝土絕對(duì)體積的80%-83%，應(yīng)選擇線膨脹系數(shù)小、巖石彈模較低、表面清潔無(wú)弱包裹層、級(jí)配良好的骨料。砂除滿足骨料規(guī)范要求外，應(yīng)適當(dāng)放寬石粉或細(xì)粉含量，砂子中石粉比例一般在15%-18%之間為宜。粉煤灰只要細(xì)度與水泥顆粒相當(dāng)，燒失量小，含硫量和含堿量低，需水量比小，均可摻用在混凝土中使用。高效減水劑和引氣劑復(fù)合使用對(duì)減少大體積混凝土單位用水量和膠凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力學(xué)、熱學(xué)、變形、耐久性等性能起著極為重要的作用，也是混凝土向高性能化發(fā)展不可或缺的重要組分。
    2)細(xì)致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，減少混凝土的坍落度，合理?yè)郊铀芑瘎┖蜏p少劑。
    3)采用綜合措施，控制混凝土初始溫度。
    4)根據(jù)工程特點(diǎn)，充分利用混凝土后期強(qiáng)度，可以減少用水量，減少水化熱和收縮。
    5)加強(qiáng)混凝土的澆灌振搗，提高密實(shí)度。
    6)混凝土盡可能晚拆模