大体积混凝土出现裂缝,是从混凝土内部先开始裂还是表面先开始?
大体积混凝土裂缝产生的原因
大体积混凝土墩台身或基础等结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素如下:
( 1) 收缩裂缝。混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量, 用水量和水泥用量越高, 混凝土的收缩就越大。选用的水泥品种不同, 其干缩、收缩的量也不同。
( 2) 温差裂缝。混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。
大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后, 水泥因水化引起水化热,由于混凝土体积大, 聚集在内部的水泥水化热不易散发, 混凝土内部温度将显著升高, 而其表面则散热较快, 形成了较大的温度差, 使混凝土内部产生压应力, 表面产生拉应力。此时, 混凝龄期短, 抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度, 则会在混凝土表面产生裂缝。
控制水化热是大体积混凝土施工中的关键。
一、大体积混凝土简述:
现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大,一般实体最小尺寸大于或等于1m。它的表面系数比较小,水泥水化热释放比较集中,内部温升比较快。混凝土内外温差较大时,会使混凝土产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它,来保证施工的质量。
二、大体积混凝土的裂缝
大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同,分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面,可能破坏结构的整体性和稳定性,其危害性是较严重的;而深层裂缝部分地切断了结构断面,也有一定危害性;表面裂缝一般危害性较小。
但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全,它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm;处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm。
对于地下或半地下结构,混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1~0.2mm时,虽然早期有轻微渗水,但经过一段时间后,裂缝可以自愈。如超过0.2~0.3mm,则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以,在地下工程中应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝,将大大影响结构的使用,必须进行化学灌浆加固处理。
大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝,一方面是混凝土内部因素:由于内外温差而产生的;另一方面是混凝土的外部因素:结构的外部约束和混凝土各质点间的约束,阻止混凝土收缩变形,混凝土抗压强度较大,但受拉力却很小,所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时,即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内,一般不会影响结构的强度,但却对结构的耐久性有所影响,因此必须予以重视和加以控制。
产生裂缝的主要原因有以下几方面:
1、 水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热,实际上内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初3~5天。
2、 外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差,这对大体积混凝土是极为不利的。
温度应力是由于温差引起温度变形造成的;温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60~65℃,并且有较长的延续时间。因此,应采取温度控制措施,防止混凝土内外温差引起的温度应力。
3、 混凝土的收缩
混凝土中约20℅的水分是水泥硬化所必须的,而约80℅的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。
影响混凝土收缩,主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺(特别是养护条件)等。
三、大体积混凝土的配制
大体积混凝土所选用的原材料应注意以下几点:
1、 粗骨料宜采用连续级配,细骨料宜采用中砂。
2、 外加剂宜采用缓凝剂、减水剂;掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等。
3、 大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下,应提高掺合料及骨料的含量,以降低单方混凝土的水泥用量。
4、 水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥,优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。
但是,水化热低的矿渣水泥的析水性比其它水泥大,在浇筑层表面有大量水析出。这种泌水现象,不仅影响施工速度,同时影响施工质量。因析出的水聚集在上下两浇筑层表面间,使混凝土水灰比改变,而在掏水时又带走了一些砂浆,这样便形成了一层含水量多的夹层,破坏了混凝土的粘结力和整体性。混凝土泌水性的大小与用水量有关,用水量多,泌水性大;且与温度高低有关,水完全析出的时间随温度的提高而缩短;此外,还与水泥的成分和细度有关。所以,在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种,并应在混凝土中掺入减水剂,以降低用水量。在施工中,应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处,用振捣器振实后,再继续浇筑上一层混凝土。
四、大体积混凝土的浇筑:
浇筑方案,除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外,还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响,常采用的方法有以下几种:
1、 全面分层:
即在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后,再回头浇筑第二层,此时应使第一层混凝土还未初凝,如此逐层连续浇筑,直至完工为止。采用这种方案,适用于结构的平面尺寸一般不宜太大,施工时从短边开始,沿长边推进比较合适。必要时可分成两段,从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。
2、 分段分层:
混凝土浇筑时,先从底层开始,浇筑至一定距离后浇筑第二层,如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多,所以浇筑到顶后,第一层末端的混凝土还未初凝,又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少,不象第一种方案那样集中。这种方案适用于结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。
3、 斜面分层:
要求斜面的坡度不大于1/3,适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始,逐渐上移。
五、 大体积混凝土养护时的温度控制
大体积混凝土的养护,不仅要满足强度增长的需要,还应通过人工的温度控制,防止因温度变形引起混凝土的开裂。
温度控制就是对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行人为的控制。
在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点:
1. 混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃;当结构混凝土具有足够的抗裂能力时,不大于25℃~30℃。
2. 混凝土拆模时,混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。
3. 采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行,还有常见的投毛石法,均可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。
4. 保温法是在结构物外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等),在缓慢的散热过程中,使混凝土获得必要的强度,以控制混凝土的内外温差小于20℃。
5. 混凝土表层布设抗裂钢筋网片,防止混凝土收缩时产生干裂。
在大体积混凝土施工时掌握住它的基本知识,并根据实际采取有较措施,会使施工质量得到很好的保证。
大体积混凝土裂缝产生原因是什么
大体积混凝土裂缝产生原因 一、水泥水化热影响 大体积混凝土在浇筑过程中,水泥水化会产生大量的热量。由于混凝土体积较大,内部热量不易及时散发,导致内外温差较大。这种温差会引起混凝土内部的应力变化,从而产生裂缝。二、混凝土收缩变形 混凝土在硬化过程中会发生收缩变形。这种收缩变形受到外部约束时,会在...
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大体积混凝土产生裂缝是有哪些因素引起的
混凝土塑性收缩裂缝发生在降温阶段,硬化之前, 混凝土的体积随温度不断减小而产生收缩,同时混凝土的硬化过程也混凝土内部胶质体的胶凝过程,这样使大体积混凝土产生硬化收缩。当收缩应力大于当时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土中产生收缩裂缝,这种裂缝有时会成为贯穿全断面的结构性裂缝,给结构带来质量隐患。水泥...
大体积混凝土裂缝主要包括几种
大体积混凝土裂缝主要包括以下几种:1.温度裂缝。这是大体积混凝土最常见的裂缝形式。由于混凝土在硬化过程中会产生大量水化热,使得内部温度急剧上升,与外部温度形成较大差异,导致裂缝的产生。这种裂缝多呈环状分布,严重影响了混凝土结构的整体性和耐久性。产生原因:除了上述提到的水化热影响外,外部环境...
大体积混凝土浇筑不久出现裂缝是由于( )引起
对于所有混凝土浇筑不久出现裂缝的原因,主要有:1.由于外荷载包括施工和使用阶段的静荷载、动荷载引起的裂缝。2.由于变形包括温度、湿度变形、不均匀沉降等引起的裂缝。3.由于施工操作(如制作、脱模、养护、堆放、运输、吊装等)引起的裂缝。所以,依据题目设定的选项,大体积混凝土浇筑不久出现裂缝是由于(...
大体积混凝土裂缝产生的原因及修补方法
裂缝产生的原因 大体积混凝土结构产生裂缝的原因可以是多方面的。首先,混凝土在干燥过程中会收缩,这可能会导致应力集中并引起裂缝的产生。其次,温度变化也是一个常见的原因。混凝土的热膨胀系数较大,在日夜温差较大的情况下,结构会发生热胀冷缩,并产生应力,从而引起裂缝。此外,施工质量不良,如混凝土...
大体积混凝土施工中的裂缝防治?
大体积混凝土施工主要特点是体积大,一般实体最小尺寸大于或等于1米。它的表面系数较小,水泥水化热释放较集中,内部温升较快。混凝土内外温差较大时,会使混凝土产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用。大体积混凝土的施工技术要求较高,特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。...
影响大体积混凝土裂缝产生的主要因素是
3. 约束条件:混凝土内部结构不均匀,局部位置上存在相对位移时产生的约束应力,是导致裂缝产生的另一重要因素。4. 材料配比:混凝土原材料如水泥、骨料、拌和水及化学添加剂等比例配置不合理,可能导致混凝土裂缝产生。以上因素综合作用,容易导致大体积混凝土出现裂缝问题。在实际施工过程中,需加强温度监控和...
影响大体积混凝土裂缝产生的主要原因是
这种干燥收缩变形不受约束条件的影响,若存在约束,就会产生收缩应力,引起混凝土裂缝。混凝土的干燥收缩机理较复杂,其主要原因是混凝土内部空隙水随着蒸发变化时引起的毛细管引力所导致。这种干燥收缩在很大程度上市可自行恢复的,如果处于水饱和状态,混凝土还可以恢复达到原有的体积。除上述干燥收缩外,混凝土...
大体积混凝土裂缝的危害
大体积混凝土裂缝产生的主要是内外温差太大,可以对原材料的选择加以控制;水泥:普通水泥水化热较高,大体积混凝土可选用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥,其水化速度慢,产生的热量也低,内外温差较小。在满足设计要求是,控制水泥用量也能减少水化热的产生,一般水泥用量控制在 之内。
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