大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生及分類(詳細)

大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生及分類一、大體積混凝土裂縫分類裂縫就其開裂程度可分為表面的，貫穿的；就其在結(jié)構(gòu)物表面形狀可分為網(wǎng)狀裂縫、爆裂裝裂縫、不規(guī)則短裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫、斜裂縫等；裂縫按其發(fā)展情況可分為穩(wěn)定的和不穩(wěn)定的、能愈合的和不能愈合的；裂縫按其產(chǎn)生的時間可分為混凝土硬化之前產(chǎn)生的塑性裂縫和硬化之后產(chǎn)生的裂縫；裂縫按其產(chǎn)生的原因可分為荷載裂縫和變形裂縫。荷載裂縫是指因動、靜荷載的直接作用引起的裂縫。變形裂縫是指因不均勻沉降、溫度變化、濕度變異、膨脹、收縮、徐變等變形因素引起的裂縫。收縮裂縫?；炷恋氖湛s引起收縮裂縫。收縮的主要影響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，混凝土的收縮就越大。選用水泥品種的不同，干縮、收縮的量也不同?；炷林饾u散熱和硬化過程引起的收縮，會產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力。如果產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過當時的混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。在大體積混凝土里，即使水灰比并不低，自身收縮量值也不大，但是它與溫度收縮疊加到一起，就要使應(yīng)力增大，所以在水工大壩施工時早就將自身收縮作為一項性能指標進行測定和考慮。溫差裂縫?；炷羶?nèi)外部溫差過大會產(chǎn)生裂縫。主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過大。特別是大體積混凝土更易發(fā)生此類裂縫。大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般要求一次性整體澆筑。澆筑后，水泥因水化引起水化熱，由于混凝土體積大，聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度將顯著升高，而其表面則散熱較快，形成了較大的溫度差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。此時，混凝齡期短，抗拉強度很低。當溫差產(chǎn)生的表面抗拉應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強度，則會在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。安定性裂縫。安定性裂縫表現(xiàn)為龜裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。二、問題的分析1

具體原因闡述(1)混凝土收縮變形約束裂縫——混凝土干縮、溫度變形應(yīng)為受到約束作用所引起的約束拉伸開裂溫度收縮裂縫混凝土澆注后，在凝結(jié)及早期硬化過程中，水泥水化熱及環(huán)境條件使混凝土溫度升高，達峰溫值后，隨之降溫冷卻，外部因冷卻而收縮，受到內(nèi)部混凝土的約束而引發(fā)溫度收縮裂縫。由于混凝土在凝結(jié)硬化過程中先升溫后降溫冷卻引發(fā)裂縫，也有稱之為溫差脹縮裂縫。大體積混凝土如處理不當，易產(chǎn)生溫度收縮裂縫。水化放熱快、放熱量大的水泥伴制的混凝土，入模溫度高（如高于30

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C）的混凝土以及在澆筑后養(yǎng)護階段措施不當（混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度溫差大于250C、表面溫度與環(huán)境氣溫溫差大于250C、混凝土冷卻降溫較快）時，易于引發(fā)溫度收縮裂縫。干燥收縮裂縫濕脹干縮，為水泥混凝土的固有特性?；炷劣不?，內(nèi)部游離水會由表及里逐漸蒸發(fā)，固化的水泥漿體體積因失水而變化，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生干縮收縮裂縫?；炷羶?nèi)的水泥即使全部水化，硬化水泥漿體里也含有28%的孔隙，而常用的混凝土水灰比較大，水泥又不能全部水化，一般混凝土空隙率約有50%左右?；炷林胁糠炙嬖谟诳紫吨?，部分水存在于CSH凝膠體中。混凝土干燥時，首先較大孔徑的毛細孔隙中的水蒸發(fā)失去，較小孔徑毛細孔隙和凝膠體內(nèi)吸附水以及膠體層間孔隙水相繼減少，引起明顯的收縮，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生干燥收縮裂縫。水泥組分，骨料的品種、類型和用量，水泥和水的用量及水灰比，摻用的礦物摻和料及外加劑的品種、摻量，以及環(huán)境條件（相對濕度、溫度和風速）、構(gòu)件尺寸等都對產(chǎn)生干燥收縮裂縫有不同程度的影響。(2)混凝土結(jié)構(gòu)受力裂縫——混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計荷載或其他外力作用下所引起的裂縫?；炷翗?gòu)件在設(shè)計荷載范圍內(nèi)或超過設(shè)計荷載范圍，設(shè)計未曾考慮到的作用；或設(shè)計計算的斷面尺寸不足，或鋼筋用量不足，或鋼筋配置位置不當；或因支點的沉降有差異，或因地震、臺風作用等均可能導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。(3)化學(xué)收縮與自生干燥收縮裂縫混凝土在凝結(jié)硬化過程中，由于水泥水化后的總體積小于反應(yīng)前水泥與水的總體積，引起水泥石產(chǎn)生收縮，成為化學(xué)收縮，亦稱水化收縮。這種收縮，可使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微細裂縫?；炷聊Y(jié)硬化過程中，在已硬化的水泥石中，未水化的水泥繼續(xù)水化，當無外界水源的情況下或當水泥水化需水速率大于外界供水速率時，水化所需水分從凝膠體粗毛細孔吸水，水從粗毛細孔中消失，這種混凝土質(zhì)量并未減小，只是粗毛細孔“干燥”的現(xiàn)象，成為混凝土自干燥。在無外界水源的情況下，隨著水泥水化的發(fā)展，毛細孔系統(tǒng)中凹液面的出現(xiàn)，在水泥漿體中產(chǎn)生了拉應(yīng)力，從而造成收縮。這種收縮即為混凝土的自生收縮或稱為自生干燥收縮，混凝土因此產(chǎn)生的裂縫即為自生干燥收縮裂縫。當有外界水源并與毛細孔中網(wǎng)絡(luò)中毛細孔相通，毛細孔中不會產(chǎn)生凹液面，就不會產(chǎn)生拉應(yīng)力，也就不會產(chǎn)生自生干燥收縮。(4)塑性收縮裂縫塑性收縮裂縫是新拌混凝土在凝結(jié)過程中因表面水分蒸發(fā)引起的裂縫。當新澆混凝土表面水分蒸發(fā)大于混凝土內(nèi)部從上而下的泌水速度，表面就會失水收縮，這種收縮收到表面下部混凝土的約束而形成開裂。塑性收縮裂縫通常短而淺，多呈無序龜裂狀。水泥用量大、水泥細度過細、用水量大的混凝土易發(fā)生塑性開裂；摻某些礦物混合料及緩凝劑也會加大塑性收縮；氣溫高、濕度低和有風的環(huán)境下，混凝土表面水分蒸發(fā)快，也容易出現(xiàn)塑性裂縫。塑性沉降開裂是新澆筑的混凝土在可塑狀態(tài)下，因組成材料密度不同，下沉不均勻或骨料下沉受阻，在混凝土頂部表面形成塑性沉降裂縫?；炷撂涠却?、黏聚性差，易產(chǎn)生塑性沉降裂縫。建筑入模的可塑狀態(tài)混凝土因模板變形、支撐立柱下沉或受到施工過程中的擾動等原因也會產(chǎn)生塑性沉降裂縫。(5)此外還有因施工工藝不當、組成材料選用不當以及使用環(huán)境印象而產(chǎn)生的混凝土裂縫。裂縫根據(jù)成因，大致可劃分為以下五類：1、收縮裂縫：由于材料干濕變化引起，一般在墻面上呈網(wǎng)狀，兩種不同材料可能形成于其界面上。2、溫度裂縫：由熱脹冷縮變形引起，一般在房屋頂層（平屋面）沿圈梁的水平裂縫，沿窗角的豎裂，沿窗角或內(nèi)縱墻的對角斜裂（房屋兩端多，中間基本沒有）；也有沿附墻煙囪的界面上。3、沉降裂縫：由地基基礎(chǔ)不均勻沉降引起的墻體正八字形、倒八字形斜裂；由灰縫灰漿粉化壓縮引起的上部水平裂；由支座沉降引起的鋼筋混凝土梁的豎向開裂等等。4、變形裂縫：由變形引起的墻面交叉裂，縱橫墻連接豎向裂縫；傾斜引起的斷裂等等。5、結(jié)構(gòu)裂縫：由于荷載作用引起也叫荷載裂縫，如大梁下墻柱的多條豎向裂縫；梁板受力主筋處的橫向水平裂縫、斜裂、跨中的環(huán)繞貫通裂；支座邊的剪切斜裂；受拉桿件的橫裂等等。五、大體積混凝土施工溫度裂縫控制技術(shù)措施

大體積混凝土是指最小斷面尺寸大于1m以上的混凝土結(jié)與普通鋼筋混凝土相比,具有結(jié)構(gòu)厚,體形大、混凝土數(shù)量多、工程條件復(fù)雜和施工技術(shù)要求高的特點。

大體積混凝土在硬化期間,一方面由于水泥水化過程中將釋放出大量的水化熱,使結(jié)構(gòu)件具有“熱漲”的特性;

另一方面混凝土硬化時又具有“收縮”的特性,兩者相互作用的結(jié)果將直接破壞混凝土結(jié)構(gòu),導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因而在混凝土硬化過程中,必須采用相應(yīng)的技術(shù)措施,以控制混凝土硬化時的溫度,保持混凝土內(nèi)部與外部的合理溫差,使溫度應(yīng)力可控,避免混凝土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。

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大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

大體積混凝土墩臺身或基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的。各類裂縫產(chǎn)生的主要影響因素如下:

(1)

收縮裂縫?；炷恋氖湛s引起收縮裂縫。收縮的主要影響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,混凝土的收縮就越大。選用的水泥品種不同,其干縮、收縮的量也不同。

(2)

溫差裂縫?；炷羶?nèi)外部溫差過大會產(chǎn)生裂縫。主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過大。特別是大體積混凝土更易發(fā)生此類裂縫。

大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般要求一次性整體澆筑。澆筑后,水泥因水化引起水化熱,由于混凝土體積大,聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā),混凝土內(nèi)部溫度將顯著升高,而其表面則散熱較快,形成了較大的溫度差,使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。此時,混凝齡期