大体积混凝土裂缝产生的原因与预防措施

2023-01-24

1大体积混凝土裂缝的可能原因

1.1裂缝的类型和形成原因

桥梁大体积混凝土墩台身或基础等结构裂缝的发生是由多种因素引起的。本人结合自己这几年的施工工作经验, 对各类裂缝产生的主要影响因素做出了如下分析。

1.1.1收缩裂缝%

混凝土的收缩引起收缩裂缝。混凝土收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量, 混凝土中的用水量和水泥用量越高, 混凝土的收缩就越大。%

水泥品种的不同, 干缩、收缩的量也不同。

混凝土的逐渐散热和硬化过程引起的收缩, 会产生很大的收缩应力, 如果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度, 就会在混凝土中产生收缩裂缝。

自身收缩与干缩一样, 是由于水的迁移而引起。但它不是由于水向外蒸发散失, 水灰比的变化对干燥收缩和自身收缩的影响正相反, 即当混凝土的水灰比降低时干燥收缩减小, 而自身收缩增大。

自身收缩中发生于混凝土拌合后的初龄期, 因为在这以后, 由于体内的自干燥作用, 相对湿度降低, 水化就基本上终止了。也就是说, 在模板拆除之前, 混凝土的自身收缩大部分已经产生, 甚至已经完成, 而不像干燥收缩, 除了未覆盖且暴露面很大的地面以外, 许多构件的干缩都发生在拆模以后, 因此只要覆盖了表面, 就认为混凝土不发生干缩。

还有塑性收缩, 在水泥活性大、混凝土温度较高, 或者水灰比较低的条件下也会加剧引起开裂。因为这时混凝土的泌水明显减少, 表面蒸发的水分不能及时得到补充, 这时混凝土尚处于塑性状态, 稍微受到一点拉力, 混凝土的表面就会出现分布不规则的裂缝。出现裂缝以后, 混凝土体内的水分蒸发进一步加快, 于是裂缝迅速扩展。所以在上述情况下混凝土浇注后需要及早覆盖。

1.1.2温差裂缝%

混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝的主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。

大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑, 浇筑后, 水泥因水化引起水化热, 由于混凝土体积大, 聚集在内部的水泥水化热不容易散发, 混凝土内部温度将显著升高, 而混凝土表面土则散热较快, 形成了较大的温度差, 使混凝土内部产生压应力, 表面产生拉应力, 此时, 混凝龄期短, 抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度, 则会在混凝土的表面产生裂缝。

大体积混凝土施工, 由于混凝土内部与表面散热速率不一样, 在其表面形成较大的温度梯度, 从而引起较大的表面拉应力。同时, 此时混凝土的龄期很短, 抗拉强度很低, 温差产生的表面拉应力, 超过此时的混凝土极限抗拉强度, 就会在混凝土表面产生表面裂缝。此种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天。混凝土降温阶段, 由于逐渐降温而产生收缩, 再加上混凝土硬化过程中, 由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用, 促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束, 也会产生很大的拉应力, 直至出现收缩裂缝。

1.1.3安定性裂缝%

安定性裂缝表现为龟裂, 主要是因水泥安定性不合格而引起的。

2.1裂缝的防治措施$

2.1.1设计措施

(1) 精心设计混凝土配合比。

(2) 曾配抗裂钢筋网提高抗裂性能, 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。

(4) 在易裂的边缘部位提高配筋率, 提高混凝土的极限拉伸。

(5) 在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征, 合理设置后浇缝, 在正常施工条件下, 后浇缝间距20m~30m, 保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件, 也可临时根据具体情况作设计变更。

2.1.2施工措施

严格控制混凝土原材料的的质量和技术标准, 选用低水化热水泥, 粗细骨料的含泥量应尽量减少。

(1) 优选混凝土各种原材料。

在选择大体积混凝土用水泥时, 在条件许可的情况下, 应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。

骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%~83%, 因此, 在选择骨料时, 应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。

砂除满足骨料规范要求外, 应适当放宽石粉或细粉含量, 这样不仅有利于提高混凝土的工作性, 而且可提高混凝土的密实性、耐久性和抗裂性。

高效减水剂和引气剂复合使用对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量, 改善新拌混凝土的工作度, 提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用, 也是混凝土向高性能化发展的不可或缺的重要组分。

(2) 细致分析混凝土集料的配比, 控制混凝土的水灰比, 减少混凝土的坍落度, 合理掺加塑化剂和减少剂。

(3) 采用综合措施, 控制混凝土初始温度

(4) 根据工程特点, 可以利用混凝土后期强度, 这样可以减少用水量, 减少水化热和收缩。

(5) 加强混凝土的浇灌振捣, 提高密实度。

(6) 混凝土尽可能晚拆模, 拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。

(7) 采用两次振捣技术, 改善混凝土强度, 提高抗裂性。

摘要:大体积混凝土开裂后, 其性能与原状混凝土性能相差很大, 尤其是对耐久性 (渗透性) 的影响更大, 而混凝土渗透反过来又会加速和促使混凝土的进一步恶化, 严重影响结构的长期安全和耐久运行。而裂缝大多又是在早期产生的, 因此, 探讨裂缝产生的原因和防止裂缝的出现就显得格外重要。

关键词:大体积混凝土,裂缝,收缩,安定性,裂缝控制