大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及預(yù)防措施

編號：SM-ZD-55315大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及預(yù)防措施Throughtheprocessagreementtoachieveaunifiedactionpolicyfordifferentpeople,soastocoordinateaction,reduceblindness,andmaketheworkorderly.編制：____________________審核：____________________批準：____________________本文檔下載后可任意修改FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及預(yù)防措施簡介：該方案資料適用于公司或組織通過合理化地制定計劃，達成上下級或不同的人員之間形成統(tǒng)一的行動方針，明確執(zhí)行目標，工作內(nèi)容，執(zhí)行方式，執(zhí)行進度，從而使整體計劃目標統(tǒng)一，行動協(xié)調(diào)，過程有條不紊。文檔可直接下載或修改，使用時請詳細閱讀內(nèi)容。大體積混凝土簡述現(xiàn)代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工,如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等。它主要的特點就是體積大： 混凝土澆注量大于 100平方米；長、寬、高任意一邊不小于 1米。大體積混凝土水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時，會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。其他因素也會導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。所以必須從根本上分析它，來保證施工的質(zhì)量。大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的概念混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)和使用過程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫，這是一個相當普遍的現(xiàn)象。大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫更普遍。在全國調(diào)查的高層建筑地下結(jié)構(gòu)中，底板出第2頁/總14頁FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE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期困擾的一個技術(shù)難題，一直未能很好地解決。國內(nèi)外工程技術(shù)界都認為，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；在嚴重腐蝕介質(zhì)中，裂縫允許寬度為 0．1～0．2mm。但對建筑物的抗裂縫要求過嚴，必將付出巨大的經(jīng)濟代價?？茖W(xué)的要求是將其有害程度控制在允許范圍之內(nèi)。根據(jù)國內(nèi)外的調(diào)查資料，工程實踐中結(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、混第3頁/總14頁FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE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)鍵問題。大體積混凝土裂縫的原因大體積混凝土結(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，由外荷載引起的。二是材料型裂縫，主要由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的。大體積混凝土裂縫的主要類型4.1干縮裂縫干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護結(jié)束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥漿中水分的蒸發(fā)會產(chǎn)生干縮，且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生。第4頁/總14頁FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細裂縫，寬度多在0.05~0.2mm 之間，大體積混凝土中平面部位多見， 較薄的梁板中多沿其短向分布。干縮裂縫通常會影響混凝土的抗?jié)B性，引起鋼筋的銹蝕影響混凝土的耐久性，在水壓力的作用下會產(chǎn)生水力劈裂影響混凝土的承載力等等?；炷粮煽s主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。4.2塑性收縮裂縫混凝土塑性收縮裂縫形成過程與混凝土的泌水有關(guān)。泌水是指混凝土澆筑搗實后尚未凝結(jié)硬化之前，從外表看在混凝土的澆筑面上山現(xiàn)一層清水或者從模扳縫中滲出部分水的一種現(xiàn)象。這是因為水在混凝土拌合物各組分中密度最小。當混凝土成型后的靜止過程中，部分密度較大的固體顆粒向下沉積，而水則只能向上浮動，一部分水泌出到混凝土的外表面，稱為外泌水。另一部分被截留在鋼筋及粗骨料的下面形成水囊，水分蒸發(fā)后產(chǎn)生孔隙及界面裂縫，從而降低了鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強度以及水泥石與骨料之第5頁/總14頁FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE間的界面強度，致使混凝土的抗凍、抗?jié)B和抗腐蝕能力減弱，抗壓抗折強度降低，這部分水稱為內(nèi)泌水。只有當水泥水化產(chǎn)生的膠結(jié)強度足以阻止固體顆粒相對運動或者各種固體顆粒經(jīng)過遷移已達到緊密堆積狀態(tài)時，沉積相對停止，泌水才告結(jié)束。泌水使混凝土的體積縮小，促成了混凝土塑性裂縫的產(chǎn)生。混凝土塑性收縮裂縫不僅會影響混凝土構(gòu)件的外觀質(zhì)量，更重要的是會造成混凝土防水性能下降、鋼筋容易銹蝕等不良后果，影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限，關(guān)于這一點應(yīng)在設(shè)計和施工過程中給予充分的重視。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬、兩端細且長短不一，互不連貫狀態(tài)。常發(fā)生在混凝土板或比表面積較大的墻面上， 較短的裂縫一般長 20～30cm，較長的裂縫可達 2～3m，寬1～5mm。從外觀分為無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)狀和稍有規(guī)則的斜紋狀或反映出混凝土布筋情況和混凝土構(gòu)件截面變化等規(guī)則的形狀， 深度一般3～10cm。它與塑性沉降裂縫相比，貫穿整個混凝土板的裂縫是極少的，而且塑性收縮裂縫通常延伸不到混凝土板的邊緣。影響混凝土第6頁/總14頁FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對濕度等等。4.3沉陷裂縫沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致?；蛘咭驗槟０鍎偠炔蛔悖０逯伍g距過大或支撐底部松動等導(dǎo)致。特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)。一般沿與地面垂直或呈30～45°角方向發(fā)展。較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。4.4溫度裂縫溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?；炷翝仓?,在硬化過程中 ,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升。而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差。較大第7頁/總14頁FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當溫差變化較大，或者是混凝土受到寒潮的襲擊等，會導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降，而產(chǎn)生收縮。表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律。大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯；梁板類長度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯：冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細，而冷縮裂縫的粗細變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。裂縫的防治措施5.1設(shè)計措施第8頁/總14頁FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE精心設(shè)計混凝土配合比。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)計準則，生產(chǎn)出高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。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。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)采取加強措施。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)計中應(yīng)充分考慮施工時的氣候特征， 合理設(shè)置后澆縫，保留時間一般不小于 60天。如不能預(yù)測施工時的具體條件，也可臨時根據(jù)具體情況作設(shè)計變更。5.2施工措施嚴格控制骨料級配和合泥量選用10.40mm 連續(xù)級配碎石(其中10.30mm 級配含量65％左右)，細度模數(shù)2.80-3.00 的中砂(通過0．315n凹第9頁/總14頁FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE篩孔的砂不少于 15％，砂率控制在 40％-45％)。砂、石含泥量控制在 1％以內(nèi)，并不得混有有機質(zhì)等雜物，杜絕使用海砂。選擇適當外加劑可根據(jù)設(shè)計要求，混凝土中摻加一定用量外加劑，如防水劑、膨脹劑、減水劑、緩凝劑等外加劑。外加劑中糖鈣能提高混凝土的和易性， 使用水量減少 20％左右，水灰比可控制在0.55以下，初凝延長到 5h左右。選擇優(yōu)化配合比選用良好級配的骨料， 嚴格控制砂石質(zhì)量，降低水灰比，并在混凝土中摻加粉煤灰和外加劑等，以降低水泥用量，減少水化熱，以降低混凝土溫升，從而可以降低混凝土所受的拉應(yīng)力。采用切實可行的施工工藝根據(jù)泵送大體積混凝土的特點，采用“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序推進，一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能較好地適應(yīng)泵送工藝，避免混凝土輸送管道經(jīng)常拆除、 沖洗和接長，從而提高泵送效率，第10頁/總14頁FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE簡化混凝土的泌水處理，保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時間。根據(jù)混凝土泵送時自然形成一個坡度的實際情況，在每個澆筑帶的前后布置兩道振動器，第一道布置在混凝土出料口，主要解決上部混凝土的振實；由于底層鋼筋間距較密，第二道布置在混凝土坡腳處，以確保下部混凝土密實。隨著澆筑的推進，振動器也相應(yīng)跟上，以確保整個高度上混凝土的質(zhì)量。由于大體積泵送混凝土表面水泥漿較厚，故澆筑結(jié)束后須在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍，打磨壓實，以閉合混凝土的收水裂縫。嚴格控制混凝土入模溫度大體積混凝土最好選在春秋季施工，以降低入模溫度，既是在夏季施工最好采取有效措施降低入模溫度，再者澆筑混凝土?xí)r最好不要讓混凝土在太陽下直接爆曬。施工過程中應(yīng)對碎石灑水降溫，保證水泥庫通風(fēng)良好，自來水預(yù)可先放入地下蓄水池中降溫。加適當預(yù)埋件在混凝土易裂縫部位埋設(shè)應(yīng)力應(yīng)變傳感片，直接測試拉應(yīng)力，以便更直接控制混凝土（調(diào)節(jié)保溫保濕養(yǎng)護條件，保第11頁/總14頁FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE證溫度梯度），確?；炷敛怀霈F(xiàn)裂縫。 在基礎(chǔ)面筋上加設(shè)鐵絲網(wǎng)或小直徑鋼筋網(wǎng)，以提高混凝土表面抗裂性（中間溫度筋可去掉）。如3.0m厚承臺設(shè)計時，在承臺中間設(shè)置了墊 202肋水平抗縮鋼筋網(wǎng)片。采用“水平分層間隙”施工方法，分兩層進行澆筑，間隙時間7d以上，分層厚度各1.5m，抗縮鋼筋網(wǎng)設(shè)置在下層 1.5m的上表面。在工期允許的情況下，這種施工方法可降低內(nèi)部最高溫升、減少人力、材料及機械設(shè)備的投入。改進施工技術(shù)施工時加強插筋位置的振搗、抹壓、養(yǎng)護。由于鋼筋是熱的良導(dǎo)體，易產(chǎn)生大的溫度梯度，這是裂縫產(chǎn)生的一個主要環(huán)節(jié)。同時加強初凝前的抹壓，以消除初期裂縫，并加強早期養(yǎng)護，提高混凝土抗拉強度。加強混凝土澆筑后的養(yǎng)護混凝土澆筑后，應(yīng)盡快回填土--土是混凝土最好的養(yǎng)護材料之一。目前這是混凝土保溫保濕養(yǎng)護的最有效方法，對預(yù)防裂縫是非常有益的。如采用蓄水法保溫養(yǎng)護，在混凝土施工期間可通入冷卻循環(huán)水，以便加快承臺內(nèi)部熱量的散發(fā)。第12頁/總14頁FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE如采用內(nèi)散外蓄綜合養(yǎng)護措施，可有效降低混凝土的溫升值，且可大大縮短養(yǎng)護周期，對于超厚大體積混凝土施工尤其適用。加強技術(shù)管理加強原材料的檢驗、試驗工作。施工中嚴格按照方案及交底的要求指導(dǎo)施工，明確分工，責(zé)任到人。加強計量監(jiān)測工作，定時檢查并做好詳細記錄，認真對待澆筑過程中可能出現(xiàn)的冷縫，并采取措施加以杜絕。在變截面施工前，一定要加強預(yù)測，并保證預(yù)測的科學(xué)性。同時在實施過程中，要切實落實施工方案。加強混凝土的測溫工作為及時掌握混凝土內(nèi)部溫升與表面溫度的變化值，在承臺內(nèi)埋沒若干個測溫點，采用 L形布置，