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大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生及分類(lèi)一、大體積混凝土裂縫分類(lèi)裂縫就其開(kāi)裂程度可分為表面的,貫穿的;就其在結(jié)構(gòu)物表面形狀可分為網(wǎng)狀裂縫、爆裂裝裂縫、不規(guī)則短裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫、斜裂縫等;裂縫按其發(fā)展情況可分為穩(wěn)定的和不穩(wěn)定的、能愈合的和不能愈合的;裂縫按其產(chǎn)生的時(shí)間可分為混凝土硬化之前產(chǎn)生的塑性裂縫和硬化之后產(chǎn)生的裂縫;裂縫按其產(chǎn)生的原因可分為荷載裂縫和變形裂縫。荷載裂縫是指因動(dòng)、靜荷載的直接作用引起的裂縫。變形裂縫是指因不均勻沉降、溫度變化、濕度變異、膨脹、收縮、徐變等變形因素引起的裂縫。收縮裂縫?;炷恋氖湛s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?;炷林饾u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。溫差裂縫?;炷羶?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(lèi)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。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、問(wèn)題的分析1

具體原因闡述(1)混凝土收縮變形約束裂縫——混凝土干縮、溫度變形應(yīng)為受到約束作用所引起的約束拉伸開(kāi)裂溫度收縮裂縫混凝土澆注后,在凝結(jié)及早期硬化過(guò)程中,水泥水化熱及環(huán)境條件使混凝土溫度升高,達(dá)峰溫值后,隨之降溫冷卻,外部因冷卻而收縮,受到內(nèi)部混凝土的約束而引發(fā)溫度收縮裂縫。由于混凝土在凝結(jié)硬化過(guò)程中先升溫后降溫冷卻引發(fā)裂縫,也有稱(chēng)之為溫差脹縮裂縫。大體積混凝土如處理不當(dāng),易產(chǎn)生溫度收縮裂縫。水化放熱快、放熱量大的水泥伴制的混凝土,入模溫度高(如高于30

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C)的混凝土以及在澆筑后養(yǎng)護(hù)階段措施不當(dāng)(混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度溫差大于250C、表面溫度與環(huán)境氣溫溫差大于250C、混凝土冷卻降溫較快)時(shí),易于引發(fā)溫度收縮裂縫。干燥收縮裂縫濕脹干縮,為水泥混凝土的固有特性?;炷劣不?,內(nèi)部游離水會(huì)由表及里逐漸蒸發(fā),固化的水泥漿體體積因失水而變化,導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生干縮收縮裂縫?;炷羶?nèi)的水泥即使全部水化,硬化水泥漿體里也含有28%的孔隙,而常用的混凝土水灰比較大,水泥又不能全部水化,一般混凝土空隙率約有50%左右?;炷林胁糠炙嬖谟诳紫吨?,部分水存在于CSH凝膠體中?;炷粮稍飼r(shí),首先較大孔徑的毛細(xì)孔隙中的水蒸發(fā)失去,較小孔徑毛細(xì)孔隙和凝膠體內(nèi)吸附水以及膠體層間孔隙水相繼減少,引起明顯的收縮,導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生干燥收縮裂縫。水泥組分,骨料的品種、類(lèi)型和用量,水泥和水的用量及水灰比,摻用的礦物摻和料及外加劑的品種、摻量,以及環(huán)境條件(相對(duì)濕度、溫度和風(fēng)速)、構(gòu)件尺寸等都對(duì)產(chǎn)生干燥收縮裂縫有不同程度的影響。(2)混凝土結(jié)構(gòu)受力裂縫——混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)荷載或其他外力作用下所引起的裂縫。混凝土構(gòu)件在設(shè)計(jì)荷載范圍內(nèi)或超過(guò)設(shè)計(jì)荷載范圍,設(shè)計(jì)未曾考慮到的作用;或設(shè)計(jì)計(jì)算的斷面尺寸不足,或鋼筋用量不足,或鋼筋配置位置不當(dāng);或因支點(diǎn)的沉降有差異,或因地震、臺(tái)風(fēng)作用等均可能導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。(3)化學(xué)收縮與自生干燥收縮裂縫混凝土在凝結(jié)硬化過(guò)程中,由于水泥水化后的總體積小于反應(yīng)前水泥與水的總體積,引起水泥石產(chǎn)生收縮,成為化學(xué)收縮,亦稱(chēng)水化收縮。這種收縮,可使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微細(xì)裂縫?;炷聊Y(jié)硬化過(guò)程中,在已硬化的水泥石中,未水化的水泥繼續(xù)水化,當(dāng)無(wú)外界水源的情況下或當(dāng)水泥水化需水速率大于外界供水速率時(shí),水化所需水分從凝膠體粗毛細(xì)孔吸水,水從粗毛細(xì)孔中消失,這種混凝土質(zhì)量并未減小,只是粗毛細(xì)孔“干燥”的現(xiàn)象,成為混凝土自干燥。在無(wú)外界水源的情況下,隨著水泥水化的發(fā)展,毛細(xì)孔系統(tǒng)中凹液面的出現(xiàn),在水泥漿體中產(chǎn)生了拉應(yīng)力,從而造成收縮。這種收縮即為混凝土的自生收縮或稱(chēng)為自生干燥收縮,混凝土因此產(chǎn)生的裂縫即為自生干燥收縮裂縫。當(dāng)有外界水源并與毛細(xì)孔中網(wǎng)絡(luò)中毛細(xì)孔相通,毛細(xì)孔中不會(huì)產(chǎn)生凹液面,就不會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力,也就不會(huì)產(chǎn)生自生干燥收縮。(4)塑性收縮裂縫塑性收縮裂縫是新拌混凝土在凝結(jié)過(guò)程中因表面水分蒸發(fā)引起的裂縫。當(dāng)新澆混凝土表面水分蒸發(fā)大于混凝土內(nèi)部從上而下的泌水速度,表面就會(huì)失水收縮,這種收縮收到表面下部混凝土的約束而形成開(kāi)裂。塑性收縮裂縫通常短而淺,多呈無(wú)序龜裂狀。水泥用量大、水泥細(xì)度過(guò)細(xì)、用水量大的混凝土易發(fā)生塑性開(kāi)裂;摻某些礦物混合料及緩凝劑也會(huì)加大塑性收縮;氣溫高、濕度低和有風(fēng)的環(huán)境下,混凝土表面水分蒸發(fā)快,也容易出現(xiàn)塑性裂縫。塑性沉降開(kāi)裂是新澆筑的混凝土在可塑狀態(tài)下,因組成材料密度不同,下沉不均勻或骨料下沉受阻,在混凝土頂部表面形成塑性沉降裂縫?;炷撂涠却蟆ぞ坌圆?,易產(chǎn)生塑性沉降裂縫。建筑入模的可塑狀態(tài)混凝土因模板變形、支撐立柱下沉或受到施工過(guò)程中的擾動(dòng)等原因也會(huì)產(chǎn)生塑性沉降裂縫。(5)此外還有因施工工藝不當(dāng)、組成材料選用不當(dāng)以及使用環(huán)境印象而產(chǎn)生的混凝土裂縫。裂縫根據(jù)成因,大致可劃分為以下五類(lèi):1、收縮裂縫:由于材料干濕變化引起,一般在墻面上呈網(wǎng)狀,兩種不同材料可能形成于其界面上。2、溫度裂縫:由熱脹冷縮變形引起,一般在房屋頂層(平屋面)沿圈梁的水平裂縫,沿窗角的豎裂,沿窗角或內(nèi)縱墻的對(duì)角斜裂(房屋兩端多,中間基本沒(méi)有);也有沿附墻煙囪的界面上。3、沉降裂縫:由地基基礎(chǔ)不均勻沉降引起的墻體正八字形、倒八字形斜裂;由灰縫灰漿粉化壓縮引起的上部水平裂;由支座沉降引起的鋼筋混凝土梁的豎向開(kāi)裂等等。4、變形裂縫:由變形引起的墻面交叉裂,縱橫墻連接豎向裂縫;傾斜引起的斷裂等等。5、結(jié)構(gòu)裂縫:由于荷載作用引起也叫荷載裂縫,如大梁下墻柱的多條豎向裂縫;梁板受力主筋處的橫向水平裂縫、斜裂、跨中的環(huán)繞貫通裂;支座邊的剪切斜裂;受拉桿件的橫裂等等。五、大體積混凝土施工溫度裂縫控制技術(shù)措施

大體積混凝土是指最小斷面尺寸大于1m以上的混凝土結(jié)與普通鋼筋混凝土相比,具有結(jié)構(gòu)厚,體形大、混凝土數(shù)量多、工程條件復(fù)雜和施工技術(shù)要求高的特點(diǎn)。

大體積混凝土在硬化期間,一方面由于水泥水化過(guò)程中將釋放出大量的水化熱,使結(jié)構(gòu)件具有“熱漲”的特性;

另一方面混凝土硬化時(shí)又具有“收縮”的特性,兩者相互作用的結(jié)果將直接破壞混凝土結(jié)構(gòu),導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因而在混凝土硬化過(guò)程中,必須采用相應(yīng)的技術(shù)措施,以控制混凝土硬化時(shí)的溫度,保持混凝土內(nèi)部與外部的合理溫差,使溫度應(yīng)力可控,避免混凝土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。

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大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

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(lèi)裂縫產(chǎn)生的主要影響因素如下:

(1)

收縮裂縫?;炷恋氖湛s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。選用的水泥品種不同,其干縮、收縮的量也不同。

(2)

溫差裂縫?;炷羶?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(lèi)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

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