大連理工大學畢業(yè)論文淺析大體積混凝土裂縫

淺析大體積混凝土裂縫網(wǎng)絡高等教育本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設 計）題 目： 淺析大體積混凝土裂縫 學習中心： 層 次： ?？破瘘c本科 專 業(yè)： 土木工程 年 級： 學 號： 學 生： 指導教師： 完成日期： 淺析大體積混凝土裂縫內(nèi)容摘要隨著我國各項基礎(chǔ)設施建設的加快和城市建設的發(fā)展，各種建筑物、構(gòu)造物的規(guī)模和體量都在大幅度的提升，因此大體積混凝土已愈來愈廣泛的技術(shù)被應用，其技術(shù)方面的措施要求也顯得愈益重要。大量的工程實踐表明，大體積混凝土在施工過程中普遍會遇到裂縫控制問題，本文簡要分析了大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生原因，總結(jié)其預防措施及處理方法，從原材料選擇、配合比設計以及大體積混凝土生產(chǎn)施工等各環(huán)節(jié)進行裂縫控制，并輔以工程實例來說明所采取的措施和方法的效果和可行性。關(guān)鍵詞：大體積混凝土；溫度裂縫；預防措施；處理辦法。 淺析大體積混凝土裂縫目 錄內(nèi)容摘要 . 引 言 .11 大體積混凝土及其開裂機理分析 .21.1 大體積混凝土概述 .21.2 大體積混凝土開裂機理分析 .21.2.1 主要原因 .21.2.2 其他原因 .22 大體積混凝土裂縫控制 .42.1 控制原材料及配合比 .42.2 控制溫度裂縫的技術(shù)措施 .53 大體積混凝土裂縫的處理方法 .63.1 無害裂縫處理方法 .63.1.2 二次壓面法 .63.1.2 表面涂抹砂漿法 .63.1.3 表面涂抹環(huán)氧膠泥（或粘貼環(huán)氧玻璃布）法 .63.1.4 表面鑿槽嵌補法 .63.1.5 表面貼條法 .73.2 有害裂縫處理方法 .73.2.1 水泥灌漿法 .73.2.2 化學灌漿法 .84 案例分析 .104.1 案例 安徽省西淝河特大橋 .104.1.1 工程概況 .104.1.2 預防措施 .104.1.3 配合比的選定 .10 4.1.4 控制混凝土的出機溫度及澆筑溫度 .114.1.5 混凝土施工 .114.1.6 取得效果 .12淺析大體積混凝土裂縫4.2 案例二 沈陽市跨渾河富民斜拉橋 .134.2.1 工程概況 .134.2.2 預防措施 .134.2.3 承臺施工質(zhì)量評價 .14 4.2.4 取得效果 .155 結(jié)論 .16參考文獻 .17淺析大體積混凝土裂縫1引 言建筑工程中，大體積混凝土是指混凝土結(jié)構(gòu)物中實體最小尺寸1m 部位所用的混凝土，其主要的特點為結(jié)構(gòu)截面大、混凝土用量多，內(nèi)部熱量不易散發(fā)。目前我國在大體積混凝土裂縫控制方面的研究日趨成熟，其中以王鐵夢教授和吳偉中院士的溫度應力控制理論和變形控制理論為先導，此理論主要內(nèi)容為：混凝土一般在澆筑后的二至三天內(nèi)，其間混凝土彈性模量低、基本處于塑性與彈塑性狀態(tài)，約束應力很低，當水化熱溫升至峰值后，水化熱能耗盡，繼續(xù)散熱引起溫度下降，隨著時間逐漸衰減，延續(xù)十余天至三十余天?；炷两禍仉A段，彈性模量迅速增加，約束拉應力也隨時間增加，在某時刻如超過混凝土抗拉強度便出現(xiàn)貫穿性裂縫。為了準確了解大體積混凝土內(nèi)部由于水化熱引起的溫度升降規(guī)律，掌握基礎(chǔ)混凝土中心與表面、表面與大氣溫度間的溫度變化情況，以便采取必要的措施，需對混凝土進行溫度監(jiān)測，從而提高大體積混凝土的工程質(zhì)量。淺析大體積混凝土裂縫21 大體積混凝土及其開裂機理分析1.1 大體積混凝土概述大體積混凝土是指混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小尺寸1，或預計會因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過大而導致混凝土開裂的混凝土。大體積混凝土的特點是：混凝土量大，結(jié)構(gòu)厚實；施工技術(shù)要求高，水泥水化熱易積聚而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度變形。在大體積混凝土的施工過程中，要解決的首要問題是控制混凝土的溫度裂縫，提高混凝土的抗?jié)B、抗裂、抗侵蝕性能，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。大體積混凝土的裂縫控制是一項比較復雜的施工技術(shù)，必須認真采取措施，盡可能避免混凝土開裂。1.2 大體積混凝土開裂機理分析1.2.1 主要原因 大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)截面大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，由此形成的溫度收縮應力是導致鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。這種裂縫有表面裂縫和貫通裂縫兩種。表面裂縫是由于混凝土表面和內(nèi)部的散熱條件不同，溫度外低內(nèi)高，形成了溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，表面產(chǎn)生拉應力，表面的拉應力超過混凝土抗拉強度而引起的。貫通裂縫是由于大體積混凝土在強度發(fā)展到一定程度，混凝土逐漸降溫，這個降溫差引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形，受到地基和其他結(jié)構(gòu)邊界條件的約束時引起的拉應力，超過混凝土抗拉強度時所可能產(chǎn)生的貫通整個截面的裂縫。1.2.2 其他原因 高強度的混凝土早期收縮較大，這是由于高強混凝土中以 30%60%礦物細摻合料替代水泥，高效減水劑摻量為膠凝材料總量的 1%2%，水膠比為0.250.40，改善了混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，給高強混凝土帶來許多優(yōu)良特性，但其負面效應最突出的是混凝土收縮裂縫幾率增多。高強混凝土的收縮，主要是干燥收縮、溫度收縮、塑性收縮、化學收縮和自收縮?；炷脸醅F(xiàn)裂紋的時間可以作為判斷裂紋原因的參考：塑性收縮裂紋大約在澆筑后幾小時到十幾小時出現(xiàn)；溫淺析大體積混凝土裂縫3度收縮裂紋大約在澆筑后 2 到 10d 出現(xiàn)；自收縮主要發(fā)生在混凝土凝結(jié)硬化后的幾天到幾十天；干燥收縮裂紋出現(xiàn)在接近 1 年齡期內(nèi)。干燥收縮：當混凝土在不飽和空氣中失去內(nèi)部毛細孔和凝膠孔的吸附水時，就會產(chǎn)生干縮，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干縮率也低。塑性收縮：塑性收縮發(fā)生在混凝土硬化前的塑性階段。高強混凝土的水膠比低，自由水分少，礦物細摻合料對水有更高的敏感性，高強混凝土基本不泌水，表面失水更快，所以高強混凝土塑性收縮比普通混凝土更容易產(chǎn)生。自收縮：密閉的混凝土內(nèi)部相對濕度隨水泥水化的進展而降低，稱為自干燥。自干燥造成毛細孔中的水分不飽和而產(chǎn)生負壓，因而引起混凝土的自收縮。高強混凝土由于水膠比低，早期強度較快的發(fā)展，會使自由水消耗快，致使孔體系中相對濕度低于 80%，而高強混凝土結(jié)構(gòu)較密實，外界水很難滲入補充，導致混凝土產(chǎn)生自收縮。高強混凝土的總收縮中，干縮和自收縮幾乎相等，水膠比越低，自收縮所占比例越大。與普通混凝土完全不同，普通混凝土以干縮為主，而高強混凝土以自收縮為主。溫度收縮：對于強度要求較高的混凝土，水泥用量相對較多，水化熱大，溫升速率也較大，一般可達 3540，加上初始溫度可使最高溫度超過 7080。一般混凝土的熱膨脹系數(shù)為 1010-6/，當溫度下降 2025時造成的冷縮量為 22.510-4，而混凝土的極限拉伸值只有 11.510-4，因而冷縮常引起混凝土開裂?；瘜W收縮：水泥水化后，固相體積增加，但水泥-水體系的絕對體積則減小，形成許多毛細孔縫，高強混凝土水膠比小，外摻礦物細摻合料，水化程度受到制約，故高強混凝土的化學收縮量小于普通混凝土。當混凝土發(fā)生收縮并受到外部或內(nèi)部約束時，就會產(chǎn)生拉應力，并有可能引起開裂。對于高強混凝土雖然有較高的抗拉強度，可是彈性模量也高，在相同收縮變形下，會引起較高的拉應力，而由于高強混凝土的徐變能力低，應力松弛量較小，所以抗裂性能差。淺析大體積混凝土裂縫42 大體積混凝土裂縫控制2.1 控制原材料及配合比2.1.1 原材料的選用水泥：大體積混凝土原則上采用水化熱的水泥，以避免早期溫度應力導致的混凝土裂縫。水泥礦物組成中 C 含量要低，水泥細度不宜太細，因為 C 含量越高，水化放熱速率越快，水泥越細，收縮越大；骨料：對骨料的含泥量要嚴格控制，要求砂含泥量3%，石子含泥量1%。石子要良好，在大體積混凝土中宜使用粗砂或中砂。礦物摻和料：粉煤灰的水化熱遠小于水泥，7 天約為水泥的 1/3，28 天約為水泥的 1/2，因此摻加粉煤灰減少水泥用量可能效降低水化熱。摻加的粉煤灰要需水性小，滿足二級或二級以上的質(zhì)量要求。外加劑：大體積混凝土采用緩凝型減水劑，主要目的在于延緩水泥水化放熱速度，推遲熱峰出現(xiàn)的時間，降低最高溫峰值并減少總的發(fā)熱量，以減少混凝土因溫差而引起的裂縫。延緩混凝土的凝結(jié)時間，也有利于在澆搗大體積混凝土時不致形成施工冷接縫。2.1.2 配合比設計原則大體積混凝土在保證混凝土強度及塌落度要求的前提下，應盡量提高摻和料及骨料的含量，降低每方混凝土的水泥用量。在施工條件許可的范圍內(nèi)，應盡可能降低用水量，從而少用水泥，減少水泥總發(fā)熱量，以降低混凝土內(nèi)部的最高溫度。在膠凝材料漿體組成一定時，骨料體積含量越大，混凝土的收縮值越小。骨料體積在 68%-470%范圍內(nèi)變化時，對收縮的影響最敏感。從減少混凝土的角度看，骨料體積含量大于 70%時，最為有利。適應的砂率對混凝土的裂縫控制有積極作用。混凝土的干縮隨砂率的增大而增大。過高的砂率使結(jié)構(gòu)表層容易產(chǎn)生較厚的砂漿層，這對混凝土的裂縫控制是不利的。采用最佳石子級配，避免使用粒徑分布集中、中間粒級顆粒少的粗骨料。采用少量小粒級石子調(diào)整級配，使其級配曲線接近級配要求下限，且含有一定量的2.510mm 骨料時，可在一定程度上減少混凝土的干縮。淺析大體積混凝土裂縫52.2 控制溫度裂縫的技術(shù)措施采用中低熱的水泥品種，配合比摻入一定量的摻合料取代部分水泥。一般基礎(chǔ)混凝土均采用礦渣硅酸鹽水泥，摻入一級粉煤灰（超量取代法）；摻入 U 型混凝土膨脹劑，膨脹劑的摻入可產(chǎn)生膨脹效應，它不但可補償混凝土的收縮，而且能降低混凝土的綜合溫差。并且 U 型膨脹劑采取內(nèi)摻，同樣取代了一部分水泥用量。對混凝土結(jié)構(gòu)進行合理分縫、分塊。合理分縫分塊，不僅可以減輕約束作用，縮小約束范圍，而且也可以利用澆筑塊的層面進行散熱，降低混凝土內(nèi)部的溫度。施工現(xiàn)場可采用伸縮縫、施工縫、后澆縫等方法。在滿足強度和其它性能要求的前提下，盡量降低水泥用量。降低水泥用量可直接減小立方混凝土水泥化的溫升值?？赏ㄟ^摻入高效減水劑，減小水灰比來減少水泥用量；通過摻入粉煤灰、膨脹劑等取代一部分水泥。摻加適宜的外加劑。通過摻入高效緩凝減水劑，可延緩混凝土拌合物的凝結(jié)時間，從面方便施工，避免出現(xiàn)冷縫；緩凝劑的摻入可使水泥的水化熱釋放速度減慢，有利于執(zhí)量消散，能使混凝土內(nèi)部的溫升有所降低，這對避免產(chǎn)生溫度裂縫是有利的；減水劑吸附在水泥顆粒表面，起抵制和延緩水泥水化的作用，在相同強度、和易性和耐久性的條件下，可減少混凝土中水泥用量。前者使水泥的初期水化速率減慢，因而使水化熱延緩產(chǎn)生，后者可降低總水化熱。選擇適宜的骨料。粗骨料選擇時，應選擇連續(xù)級配、顆粒較大的骨料，但骨料粒徑也不可過在，過大易引起混凝土的離析，還應符合泵送要求；細骨料采用中、粗砂，砂率在滿足泵送前提下盡量取小，可降低水化熱，可抑制混凝土的變形。同時石子的含泥量不得大小 1，砂的含泥量不得大于 2?？刂苹炷恋娜肽囟?。為控制混凝土內(nèi)部溫度的基值，應嚴格控制混凝土的入模溫度。大體積混凝土溫度，GB5024 規(guī)定不宜超過 28。采取表面保護、保溫、隔熱措施?；炷翝仓笥瞄L刮尺按標高刮平，在混凝土初凝前再用滾筒碾壓數(shù)遍，在混凝土初凝后終凝前應再用抹板抹平一次，可避免塑性裂縫產(chǎn)生?；炷两?jīng)最后抹平后，應立即覆蓋保溫材料，這樣不僅可以減少升溫階段的內(nèi)外溫差，防止產(chǎn)生表面裂縫，而且可以使水泥順利水化，提高混凝土的極限拉伸值，防止產(chǎn)生過大的溫度應力和溫度裂縫。淺析大體積混凝土裂縫63 大體積混凝土裂縫的處理方法3.1 無害裂縫處理方法3.1.1 二次壓面法對于新澆混凝土收縮裂縫，該裂縫多在新澆筑并暴露于空氣中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面出現(xiàn)，有塑態(tài)收縮、沉降收縮、干燥收縮、碳化收縮、凝結(jié)收縮等收縮裂縫，這種裂縫不深也不寬，處理方法如下：（1）如混凝土仍有塑性，可采取壓抹一遍的方法，并加強養(yǎng)護。（2）如混凝土已硬化，可向裂縫內(nèi)滲入水泥漿，然后用鐵抹子抹平壓實。3.1.2 表面涂抹砂漿法處理時將裂縫附近的混凝土表面鑿毛或沿裂縫鑿成深 1520mm 寬 100200mm凹槽，掃凈并灑水濕潤。先刷水泥凈漿（業(yè)主批準適用的界面劑）一度，然后用1：12 水泥砂漿分 23 層，涂抹總厚 1020mm 壓光。有滲漏水時，應用水泥凈漿（厚 2mm）和 1：2.5 水泥砂漿（厚 4-5mm,可慘入 13%于水泥重量的氯化鐵防水劑）交替抹壓 4-5 層，涂抹后 3-4 小時進行覆蓋并灑水養(yǎng)護。3.1.3 表面涂抹環(huán)氧膠泥（或粘貼環(huán)氧玻璃布）法涂抹前，將裂縫附近表面清洗干凈（油污應用丙酮或二甲苯擦洗凈）、干燥。較寬裂縫用環(huán)氧