2010年公路监理工程师考试辅导资料-如何防止大体积混凝土的裂缝

大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用功能，若不能很好地了解大体积混凝土结构开裂的原因以及掌握应对此类问题的相关施工措施，那么在实际生产中就很难保证施工质量。
　　一、大体积混凝土裂缝的成因
　　1.混凝土的收缩
　　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。
　　2.水泥水化热的影响
　　水泥水化过程中放出大量的热量，且主要集中在浇筑后的7天左右，一般每克水泥可以放出500J左右的热量，如果以水泥用量 350Kg/m3～550 Kg/m3来计算，每立方米混凝土将放出17500KJ～27500KJ的热量，从而使混凝土内部升高(可达70℃左右，甚至更高)。尤其对于大体积混凝土来讲，这种现象更加严重。
　　3.外界气温湿度变化的影响
　　混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或内部结构温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是随温度变化而扩张或合拢。外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，导致混凝土裂缝的产生。
　　二、大体积混凝土裂缝的防治
　　1.大体积混凝土中水泥的品种及用量
　　大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。对于基础工程中的大体积混凝土，应该选择低热或者中热的水泥品种。而水泥释放温度的大小及速度取决于水泥内矿物成分。在大体积混凝土施工中，应尽量使用矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥。充分利用混凝土的后期强度，以减少水泥的用量。　　2.掺加外加料和外加剂
　　要降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部升温，防止结构出现温度裂缝，利用粉煤灰作混凝土的掺合料是最有效的方法之一。在大体积混凝土中掺入一定量的粉煤灰后，可以增加混凝土的密实度，提高抗渗能力，改善混凝土的工作度，降低最终收缩值，减少水泥用量。外加剂可以从以下几个方面来选择。UFA膨胀剂，它可以等量替换水泥。一方面保证混凝土的密实度，另一方面使混凝土内部产生压力，以抵消混凝土中产生的部分拉应力。加减水缓凝剂，并保证一定的坍落度。这样可以延缓水化热的峰值期并改善混凝土的和易性，降低水灰比，以达到减少水化热的目的。
　　3.大体积混凝土的骨料控制
　　在骨料的选择上，应该选取粒径大、强度高、级配好的骨料。这样可以获得较小的空隙率及表面积，从而减少水泥的用量，降低水化热，减少干缩，减小混凝土裂缝的延展。
　　4.优化大体积混凝土的设计
　　改善内外温度和其约束条件是防止大体积混凝土产生裂缝的重要因素。粉煤灰使混凝土水化热在一定程度上延缓释放，对大体积混凝土的温度控制较为有效，同时增加了混凝土的和易性，促进了混凝土的后期强度，施工也较为方便。在满足混凝土设计强度的前提下，尽量减少水泥用量，降低水化热。掺加缓凝型减水剂，能有效延缓水化热的释放时间，减少混凝土内部水化热峰值并减小温度应力，避免出现冷接缝的可能。使用混凝土外加剂掺量5%，能有效补偿混凝土干缩，并在一定程度上补偿混凝土冷缩，减小混凝土应力，同时可有效改变混凝内部分子结构，增加密实度，提高混凝土抗渗、抗裂能力。
　　5.温度控制
　　防止地下室尤其是底板裂缝的产生，主要应从降低温度应力，提高混凝土早期强度和极限拉伸强度着手。热应力的控制手段主要是控制混凝土的内外温差△T。△T=Tp+Tr-Tf式中：Tp是起始浇筑温度；Tr是水泥水化温升；Tf是天然或人工冷却后浇筑块的稳定温度。
　　在温度较高的情况下进行施工，一定要注意降低混凝土浇筑时的温度。可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖，以减少阳光对其的辐射，同时对浇筑前的砂石用冷水降温。在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。在混凝土的内部通入冷却循环水，采用循环法保温养护，以便加快混凝土内部的热量散发。

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