大體積混凝土裂縫成因與控制畢業(yè)論文

1、西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目： 大體積混凝土裂縫成因與控制 班 級(jí)： 建筑1012 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： 王賽金 完 成 日 期： 大體積混凝土裂縫成因與控制摘要隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速的發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模越來越大型化。與此相適應(yīng)，在普通工業(yè)與民用建筑中大體積混凝土結(jié)構(gòu)大量出現(xiàn)。目前建筑施工中普通使用的商品混凝土開裂現(xiàn)象一直比較普遍，加之現(xiàn)在所生產(chǎn)的水泥放熱速度較過去大為提高，這使得大體積混凝土的溫度裂縫問題日益突出，已成為普遍性的問題。大體積混凝土溫度裂縫問題十分復(fù)雜，涉及到結(jié)構(gòu)、建筑材料、施工、巖土、環(huán)境等多方面因素。建設(shè)領(lǐng)域目前對(duì)水工建筑中所使用的大體積混凝土研究

2、較多，而對(duì)普通建筑中所使用的體積相對(duì)要小很多的大體積混凝土的研究卻還比夠深入、全面，相關(guān)的規(guī)范條文覆蓋面還不夠完善，對(duì)很多工程實(shí)踐中的問題只能依靠經(jīng)驗(yàn)處理，缺乏適當(dāng)?shù)睦碚撘罁?jù)，這使在工程實(shí)踐中造成許多不必要的人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，大體積混凝土施工質(zhì)量控制的結(jié)果也不理想。本文在參考了大量文獻(xiàn)資料、總結(jié)了大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因的基儲(chǔ)上，改進(jìn)了大體積混凝土溫度應(yīng)力的計(jì)算方法和溫度裂縫的控制方法，并將這些應(yīng)用到實(shí)際大體積混凝土工程的溫度監(jiān)測(cè)和裂縫控制中，取得了良好的效果。同時(shí)也說明本文所采用取的溫控措施的合理性和有效性。關(guān)鍵字：大體積混凝土；混凝土裂縫；控制II目 錄前言1第一章 大體積混凝

3、土的定義和特點(diǎn)21.1大體積混凝土的概念21.2大體積混凝土的特征2 1.2.1工程條件的復(fù)雜2 1.2.2對(duì)裂縫的控制要求2 1.2.3散熱空難、易收縮2第二章 大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及分類32.1大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因32.1.1水泥水化熱的影響32.1.2外界氣溫濕度變化的影響32.1.3混凝土收縮的影響32.2大體積混凝土裂縫的分類4第三章 防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的措施43.1防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的內(nèi)部措施43.1.1水泥的選擇43.1.2骨料的選擇43.1.3參加外加劑43.2防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的外部措施53.2.1設(shè)計(jì)優(yōu)化措施53.2.2施工控制措施53.2.3

4、混凝土養(yǎng)護(hù)53.2.4健全施工組織管理5結(jié)論5參考文獻(xiàn)6致謝6III前 言隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速的發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模越來越大型化。與此相適應(yīng)，在普通工業(yè)與民用建筑中大體積混凝土結(jié)構(gòu)大量出現(xiàn)。目前建筑施工中普通使用的商品混凝土開裂現(xiàn)象一直比較普遍，加之現(xiàn)在所生產(chǎn)的水泥放熱速度較過去大為提高，這使得大體積混凝土的溫度裂縫問題日益突出，已成為普遍性的問題。大體積混凝土溫度裂縫問題十分復(fù)雜，涉及到結(jié)構(gòu)、建筑材料、施工、巖土、環(huán)境等多方面因素。建設(shè)領(lǐng)域目前對(duì)水工建筑中所使用的大體積混凝土研究較多，而對(duì)普通建筑中所使用的體積相對(duì)要小很多的大體積混凝土的研究卻還比夠深入、全面，相關(guān)的規(guī)范條文覆蓋面還不夠完善，對(duì)

5、很多工程實(shí)踐中的問題只能依靠經(jīng)驗(yàn)處理，缺乏適當(dāng)?shù)睦碚撘罁?jù)，這使在工程實(shí)踐中造成許多不必要的人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，大體積混凝土施工質(zhì)量控制的結(jié)果也不理想。本文在參考了大量文獻(xiàn)資料、總結(jié)了大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因的基儲(chǔ)上，改進(jìn)了大體積混凝土溫度應(yīng)力的計(jì)算方法和溫度裂縫的控制方法，并將這些應(yīng)用到實(shí)際大體積混凝土工程的溫度監(jiān)測(cè)和裂縫控制中，取得了良好的效果。同時(shí)也說明本文所采用取的溫控措施的合理性和有效性。本文在具體大體積混凝土工程中所采用的溫度監(jiān)測(cè)和裂縫控制措施，為今后同類工程的施工提供方便，也為今后進(jìn)行進(jìn)一步的理論研究提供了實(shí)驗(yàn)和理論參考依據(jù)。5第一章 大體積混凝土的定義和特點(diǎn)1.1大體積

6、混凝土的概念對(duì)于大體積混凝土的定義，各國的規(guī)定不盡相同，如：日本建筑協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（JASS5）規(guī)定：“結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在800以上，同時(shí)水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超過25的混凝土，稱之大體積混凝土?！泵绹炷翆W(xué)會(huì)(ACI)規(guī)定：“任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大，必須要求解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂?！鼻疤K聯(lián)規(guī)范中定義：當(dāng)混凝土在施工期間被分成若干獨(dú)立的混凝土構(gòu)件時(shí)，要確定單獨(dú)構(gòu)件在水化熱作用下的溫度問題的混凝土。1.2大體積混凝土的特征現(xiàn)代建筑中時(shí)常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基儲(chǔ)，大型設(shè)備基儲(chǔ)，水里大壩等。它主要的特點(diǎn)就是體積大，一

7、般實(shí)體最小尺寸大于或等于1m。它的表面系數(shù)比較小，水泥水化釋放比較集中，內(nèi)部溫度上升比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時(shí)，會(huì)使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。所以必須從根本上分析它，來保證施工質(zhì)量。1.2.1工程條件復(fù)雜大體積混凝土結(jié)構(gòu)物或者構(gòu)件體積龐大、混凝土用量大，由此導(dǎo)致工程條件復(fù)雜多樣1.2.2對(duì)裂縫的控制要求高大體積混凝土多用于壩體、基礎(chǔ)等，對(duì)構(gòu)件的要求除了一般的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等之外，還有整體性、防水性、抗?jié)B性等諸多要求。所以大體積混凝土質(zhì)量控制中，混凝土裂縫的控制成為問題的關(guān)鍵。1.2.3散熱困難，易收縮大體積混凝土尺寸厚度大，水泥水化熱散發(fā)困難，使得混凝土澆筑后溫度上升幅

8、度大（最高可達(dá)80以上），出現(xiàn)可觀的膨脹量；到了后期降溫階段，又會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的可觀的溫度收縮。大體積混凝土中配筋量一般相對(duì)較小，容易在后期降溫階段，因?yàn)闇囟仁湛s過大過快而使混凝土中出現(xiàn)嚴(yán)重的貫穿性裂縫，嚴(yán)重降低大體積混凝土的整體性、抗?jié)B能力等。因此，在某種程度上，對(duì)于大體積混凝土質(zhì)量控制就是對(duì)混凝土溫度裂縫的控制。第二章 大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因與分類2.1大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，一方面是混凝土內(nèi)部因素：由于內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的；另一方面是由混凝土圖外部因素引起的：結(jié)構(gòu)外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束；阻止混凝土收縮變形，混凝土抗壓強(qiáng)度較大,但抗拉強(qiáng)度卻很差，

9、所以溫度應(yīng)力一旦超過混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。這種裂縫的寬度在允許范圍內(nèi)，一般不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，但卻對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性有所影響，因此必須予以重視和加以控制。產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾方面：2.1.1水泥水化熱的影響水泥水化過程中放出大量的熱量，且主要集中在澆筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的熱量，如果以水泥用量350Kg/m3550Kg/m3來計(jì)算，每m3混凝土將放出17500KJ27500KJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部升高。（可達(dá)70左右，甚至更高）。尤其對(duì)于大體積混凝土來講，這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重。因?yàn)榛炷羶?nèi)部和表面的散熱條件不同，因此混凝土中心溫度很高，這樣就會(huì)形成

10、溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。 2.1.2外界氣溫濕度變化的影響大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間，外界氣溫的變化對(duì)防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生起著很大的影響。混凝土內(nèi)部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關(guān)系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會(huì)愈高；如果外界溫度降低則又會(huì)增加大體積混凝土的內(nèi)外溫度梯度。如果外界溫度的下降過快，會(huì)造成很大的溫度應(yīng)力，極其容易引發(fā)混凝土的開裂。另外外界的濕度對(duì)混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會(huì)加速混凝土的干縮，也會(huì)

11、導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。 2.1.3混凝土收縮的影響混凝土在空氣中硬結(jié)時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱為混凝土收縮。混凝土在不受外力的情況下的這種自發(fā)變形，受到外部約束時(shí)（支承條件、鋼筋等），將在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥在水化凝固結(jié)硬過程中產(chǎn)生的體積變化，后期主要是混凝土內(nèi)部自由水分蒸發(fā)而引起的干縮變形?；炷林械?0的水分是水泥硬化所需要的，而約80的水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會(huì)引起混凝土體積的收縮。混凝土收縮的主要原因是內(nèi)部水分蒸發(fā)引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于飽和狀態(tài)，還可以恢復(fù)膨脹并幾乎達(dá)到原有的體積。

12、干濕交替會(huì)引起混凝土體積的交替，這對(duì)混凝土是非常不利的。其中影響混凝土收縮的主要原因是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以、施工工藝（特別是養(yǎng)護(hù)條件）。2.2大體積混凝土裂縫的分類大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫按深度的不同。分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性，其危害性是較嚴(yán)重的；而深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，也有一定的危害性；表面裂縫一般危害性較小，但出現(xiàn)裂縫并不是絕對(duì)地影響結(jié)構(gòu)安全，它都有一個(gè)最大允許值。處于室內(nèi)正常環(huán)境的一般構(gòu)件最大裂縫寬度0.3；處于露天或室內(nèi)高濕環(huán)境的構(gòu)件最大

13、裂縫寬度0.2。對(duì)于低下或半地下結(jié)構(gòu)，混凝土的裂縫主要影響防水性能。一般當(dāng)裂縫的寬度在0.10.2時(shí)，雖然早期有輕微滲水，但經(jīng)過一段時(shí)間后，裂縫可以自愈。如超過0.20.3，則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速增大。所以，在地下工程中應(yīng)盡量避免超過0.3貫穿全斷面的裂縫。如出現(xiàn)這樣的裂縫，將大大影響結(jié)構(gòu)的使用，必須進(jìn)行化學(xué)灌漿加固處理。第三章 防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的措施大體積混凝土的裂縫破壞了結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性、防水性、危害嚴(yán)重，必須加以控制，大體積開裂主要是水化熱使混凝土溫度升高引起的，所以采用適當(dāng)措施控制混凝土溫度升高和溫度變化速度，在一定范圍內(nèi)，就可避免出現(xiàn)裂縫。這些措施包含了混凝

14、土施工的全過程，包括選擇混凝土組成材料、施工安排、澆筑前后降低混凝土溫度的措施和養(yǎng)護(hù)保溫等。3.1防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的內(nèi)部措施3.1.1水泥的選擇大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因就是水泥水化過程中釋放了大量的熱量。因此在大體積混凝土施工中應(yīng)盡量使用低熱或者中熱的礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥，并盡量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的溫升，提高混凝土硬化后的體積穩(wěn)定性。3.1.2骨料的選擇在選擇粗骨料時(shí)，可根據(jù)施工條件，盡量選用粒徑較大、質(zhì)量優(yōu)良、級(jí)配良好的礫石。既可以減少用水量，也可以相應(yīng)減少水泥用量，還可以減小混凝土的收縮和泌水現(xiàn)象。在選擇細(xì)骨料時(shí)，采用平均粒徑較大的中粗砂，從而降低混凝

15、土的干縮，減少水化熱量，對(duì)混凝土的裂縫控制有重要作用。3.1.3摻加外加劑摻加適量的減水劑，它可有效地增加混凝土的流動(dòng)性，且能提高水泥水化率，增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，從而可降低水化熱，同時(shí)可明顯延緩水化熱釋放速度。3.2防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的外部措施3.2.1設(shè)計(jì)優(yōu)化措施 1) 精心設(shè)計(jì)混凝土配合比。2) 增配構(gòu)造筋提高抗裂性能。配筋應(yīng)采用小直徑、小間距。3) 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(qiáng)措施。3.2.2施工控制措施 1）控制混凝土入模溫度入模溫度的高低，與出機(jī)溫度密切相關(guān)，另外還與運(yùn)輸工具、運(yùn)距、轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)、施工氣候等有關(guān)。在溫度較高的情況下進(jìn)行施工，可以在施工現(xiàn)

16、場對(duì)堆在露天的砂石用布覆蓋，以減少陽光對(duì)其的輻射，同時(shí)對(duì)澆筑前的砂石用冷水降溫。如果是在冬季進(jìn)行施工，因?yàn)橐乐乖缙诨炷帘粌鰡栴}，所以要求混凝土澆筑時(shí)應(yīng)該具有較高的澆筑溫度。在澆筑混凝土以前還應(yīng)該對(duì)基礎(chǔ)及新混凝土接觸的冷壁用蒸汽預(yù)熱，對(duì)原材料應(yīng)視氣溫高低進(jìn)行加熱。 2） 嚴(yán)格控制混凝土的澆筑速度，一次澆注的混凝土不可過高、過厚，以保證混凝土溫度均勻上升。保證振搗密實(shí)，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，移動(dòng)距離和插入深度，嚴(yán)格控制漏振及過振。 3.2.3混凝土養(yǎng)護(hù)混凝土養(yǎng)護(hù)是大體積混凝土施工中一項(xiàng)十分關(guān)鍵的工作。主要是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土的內(nèi)外溫差，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的正常發(fā)展及防止裂縫的產(chǎn)生和發(fā)

17、展。從混凝土澆筑完成到終凝這段時(shí)間的養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土而言十分重要。混凝土澆筑完畢后，在其頂面及時(shí)加以覆蓋，要求覆蓋嚴(yán)密，并經(jīng)常檢查覆蓋保濕效果。其主要作用有二：一是蓄水保溫，防止表面水分蒸發(fā)和避免受太陽輻射與刮風(fēng)時(shí)溫度驟變，二是保持內(nèi)外溫差的穩(wěn)定。 3.2.4健全施工組織管理 在制訂技術(shù)措施和質(zhì)量控制措施的同時(shí)，還需落實(shí)組織指揮系統(tǒng)，逐級(jí)進(jìn)行技術(shù)交底，做到層層落實(shí)，確保順利實(shí)施。實(shí)踐證明，在優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，改善施工工藝，提高施工質(zhì)量，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等方面采取有效技術(shù)措施，堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕そM織管理，完全可以控制大體積混凝土溫度裂縫的發(fā)生。其它控制措施1) 每個(gè)規(guī)定的長度留設(shè)永久性變形縫。2) 使用補(bǔ)償收縮混凝土。3) 降溫法：在混凝土中埋設(shè)水管，通冷水進(jìn)行冷卻以降低混凝土內(nèi)部的溫度等。結(jié) 論通過對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因、機(jī)理的分析，采取一定的針對(duì)性的措施，大體積混凝土的裂縫是可以減少到合理范圍的。但由于裂縫產(chǎn)生的原因很復(fù)雜，要做到完全避免裂縫的產(chǎn)生還有一定的難度，還需要大量的研究和