九甸峡发电厂房大体积混凝土裂缝控制.docVIP

九甸峡发电厂房大体积混凝土裂缝控制 　　摘 要:随着建筑规模的增大,大体积混凝土的施工项目越来越多,但大体积混凝土在硬化期间水泥放出大量水化热使混凝土的温度升高、内外温差增大。因此,大体积混凝土结构开裂一直是工程界所密切关注的课题。由于混凝土温度的剧烈变化而导致大体积混凝土的裂缝极为普遍,而其裂缝大多又是在早期产生的,开裂后,其性能与原状混凝土性能相差很大,尤其是对耐久性(渗透性)的影响更大,而混凝土渗透反过来又会加速和促使混凝土的进一步恶化,严重影响结构的长期安全和耐久运行。混凝土裂缝一直是影响工程结构整体性和耐久性的一个重大问题,因此,探讨裂缝产生的原因和防止裂缝的出现就显得格外重要。 　　关键词:大体积混凝土;裂缝;原因;控制 　　中图分类号:TU375.6 文献标识码:A 文章编号:1003-6997(2012)18-0043-03 　　关于大体积混凝土,目前国内外尚无明确的定义,在国内比较认同的说法是:混凝土结构的最小断面任何一个方向的尺寸大于0.80 m,其尺寸大到必须采取相应的技术措施降低其温差,控制温度应力与裂缝开展的混凝土。 　　大体积混凝土结构由于在混凝土内部水化热使温升较高,而混凝土外表面降温散热、水分蒸发较快,混凝土内外温差很大;而且,当混凝土水化热升温完成整体温度开始下降时,混凝土中心产生较大拉应力,此时,如果混凝土抗拉强度低于降温产生拉应力时,混凝土将产生垂直裂缝,此裂缝往往发展成为贯通裂缝。综上所述,降温变形和混凝土自身收缩变形受到约束,则混凝土产生(非)贯通裂缝。 　　1 裂缝产生的主要原因 　　1.1 温差引起裂缝 　　1.1.1 自生应力 混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,每克水泥放出的热量将近502.42 J,使内部温度不断上升,一般可升至30 ℃左右,有时更高。大体积混凝土由于横断面面积大,体积较大,且混凝土自身的导热性又很差,因此,水泥水化过程中发出的热量聚集于内部不易散失。而混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥用量有关,混凝土越厚,水泥用量越大,内部温度越高,所形成的温度应力越大。温度应力与混凝土结构的尺寸有关,在一定尺寸范围内,混凝土结构尺寸越大,温度应力也越大。当混凝土内部与表面温差过大时就会产生温度应力和温度变形,温度应力与温差成正比,温差越大,温度应力也越大。随着混凝土龄期的增长,弹性模量亦随之不断提高,对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大,以至于在混凝土表面产生很大的拉应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时,就会产生裂缝,这种由于混凝土内外温差产生的应力应变而引起的裂缝称为温差裂缝。混凝土是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形只有(0.6~1.0)×104,长期加荷时的极限位伸变形也只有(1.2~2.0)×104。由于骨料级配不连续、水灰比不稳定及运输和浇筑过程中的混凝土易出现离析现象,出现在同一块混凝土中其抗拉强度不均匀,存在着许多抗拉能力很低、易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则需依靠混凝土自身承担。 　　1.1.2 约束应力 结构的全部或部分边界受到外界的约束,不能自由变形而引起的应力。大体积混凝土因温度变化而发生变形也会受到不同程度的外部约束,限制其变形,特别是后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现较大的拉应力,若超过混凝土的抗拉强度,混凝土将会出现垂直裂缝。 　　1.1.3 外界气温变化的影响 大体积混凝土在施工阶段,常受外界气温变化的影响。外界气温越高,混凝土的浇筑温度也越高;当气温下降,特别是骤降,会大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度,因而会造成温差和温度应力,使大体积混凝土出现裂缝。温度裂缝按其开裂形式可分为贯穿性裂缝和非贯穿性裂缝两种,前者是由于届满温度的均匀变化而引起,是工程中需要预防的有害裂缝;而后者则是由于温度沿构件截面的高度存在梯度,导致构件产生弯曲裂缝,一般在计算中不考虑,只需限制内外表面温差来进行控制[1]。 　　1.2 干缩、干缩裂缝 　　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。混凝土逐渐散热和硬化过程引起的收缩,会产生很大的收缩应力,如果产生的收缩应力超过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。在大体积混凝土里,即使水灰比并不高,自身收缩量值也不大,但是混凝土收缩应力与温度收缩应力叠加到一起,就会使应力增大,所以在水工大坝施工时早就将自身收缩作为一项性能指标进行测定和考虑。 　　1.3 沉降裂缝 　　沉降裂缝在大体积混凝土(特别是泵送大流态混凝土)施工中也是非常多