浅议大体积混凝土裂缝成因研究和控制措施

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1、浅议大体积混凝土裂缝成因研究和控制措施　　摘要：笔者主要对大体积混凝土裂缝产生的控制，以及混凝土原材料对裂缝的影响进行相关的分析，并提出如何预防措施。关键词：混凝土；原材料；合理选材；控制裂缝；中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：在大体积混凝土浇筑后的凝结硬化过程中，由于水泥的水化作用而释放出大量的热量，这些热量因大体积混凝土在短时间内不容易导出，因而使底板中心温度逐步升高，并与底板表面之间形成较大的内外温差，产生温度应力。当温度应力超过混凝土早期所能承受的拉应力极限值时，底板就会出现裂缝。大体积混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性及防水性，对建筑质量和安全危害严重，必须予

2、以高度重视，并进行科学控制。大体积混凝土裂缝受结构设计、混凝土原材料、配合比、施工方法、施工质量、养护、环境等多种因素的影响，本文仅从材料方面加以探讨。1混凝土原材料对裂缝的影响1.1水泥和水10大体积混凝土的开裂主要是由于混凝土的收缩受到约束而产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度而导致。用不同的水泥种类、水泥用量拌制的混凝土产生的收缩值及强度值是不同的。矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高，普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低，另外水泥标号越低，单位体积用量越大，磨细度越大，则混凝土收缩越大，且发生收缩时间越长。日本水泥协会耐久性专门委员会裂缝小组的报告指出，水泥种类

3、及其制成的混凝土干缩试验（4周）结果从大到小的排列顺序是：高炉水泥>普通硅酸盐水泥>粉煤灰水泥>中热硅酸盐水泥>早强硅酸盐水泥>抗硫酸盐硅酸盐水泥。采用矿渣硅酸盐水泥的混凝土的收缩值比用普通硅酸盐水泥的收缩值大25%左右，当水泥采用不当时，混凝土很容易开裂。混凝土的收缩值和强度与水的用量及水的性质有关，用水量较多时，混凝土的收缩值也较大、强度降低。如水灰比为0.6混凝土收缩值比水灰比为0.4的混凝土增加约40%；混凝土中水的蒸发使混凝土干缩，混凝土的干缩随水的性质而变化。水表面张力愈小，其干缩值也愈小。1.2粗细集料10粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。这是由于骨料表面所带的泥

4、份妨碍了骨料与水泥浆之间的咬合粘结，弱化了界面结构，也就降低了混凝土的强度，特别是降低了抗拉强度。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生；骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土收缩量增大。不同的细骨料对于混凝土干缩的影响是不同的。13周试样得出的细骨料对混凝土收缩的影响从大到小排列的顺序是：河砂>陆砂>海砂>山砂；不同的粗骨料对混凝土干缩的影响也是不同的。粗骨料对混凝土干缩的影响从大到小排列的顺序是：山碎石>河砾石>石灰石碎石。1.3外加剂混凝土中使用的外加剂种类很多，若外加剂品种选择不当、掺量不当或施工不当，将严重增加混凝土收缩。例如，掺膨胀剂

5、的混凝土在施工时早期保湿养护要求较高，否则更容易发生裂缝（因为膨胀剂要吸水）。在水灰比过低（小于0.4）时尤为严重。试验表明掺化学外加剂的混凝土干缩值较大。使用促凝性AE减水剂的干缩值比使用一般化学外加剂的高10%以上，比不掺外加剂者高约40%。掺与不掺外加剂的混凝土历时一年的干缩变化表明：使用外加剂，混凝土的初期干缩值较大，到19周后基本稳定。1.4掺合料混凝土中使用的掺合料有粉煤灰与高炉矿渣粉等，其品种选择不当、掺量不当或施工不当，也将严重增加混凝土收缩。通常其干缩影响与使用混合水泥相同。102合理选材，优化配合比，控制裂缝选择混凝土原材料、优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有较

6、小的抗裂能力，具体说来，就是要求混凝土的绝热温升较小、抗拉强度较大、极限拉伸变形能力较大、热强比较小、线胀系数较小，自生体积变形最好是微膨胀，至少是低收缩。具体应从以下几个方面着手：2.1水泥和水的选择2.1.1降低水化热水泥在水化过程中所放出的热量，称为水化热。水化热在大体积混凝土工程中是不利的，积聚在混凝土内部的水化热不易散出来，常使内部温度高达50℃-60℃，由此造成的温度应力将使混凝土产生裂缝。水泥矿物的放热量和放热速度具有以下顺序，见表1及表2。表1不同熟料矿物的水化热表2不同熟料矿物与水作用的性质由表2可以看出，四种主要矿物在熟料中的相对含量变化时，水泥性能随之改变。大体

7、积混凝土若要使用水化热较低的水泥时，则应当适量提高硅酸二钙和铁铝酸四钙的含量，并限制铝酸三钙和硅酸二钙的含量。10水化热是大体积混凝土结构在选用水泥品种时，应考虑的主要因素之一，除此以外还应综合考虑强度、坍落度等因素，以确定合适的水泥品种。某些水泥的水化热虽然低，但强度也低，在配制混凝土时，为达到要求的强度，必将需用较多的水泥，结果混凝土的发热量可能比采用水化热较大、强度较高的水泥时还要大。目前在大体积混凝土中应用最多的是矿渣硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。2