大体积混凝土易裂的原因

大体积混凝土易裂的原因 大体积混凝土易裂的原因 2 大体积混凝土易裂的原因 2.1水化温升高，体积变化大 混凝土体积越大，水泥水化产生的热量越不易散发，温升越高，引起的体积变化也越大。 2.2受约束，产生拉应力 不受约束（即能自由收缩）的混凝土是不会产生内应力的，体积变化受约束才产生内应力。 约束有两种。一是外部约束，二是内部约束。混凝土浇在岩石上或老混凝土上，其体积变化将受外部岩石或老混凝土约束，初期因水泥急剧水化升温，体积膨胀，处于受压状态，但因混凝土（强度低）弹性模量低，产生的压应力很小；后期水泥水化热减小，散发热量大于水化热量，温度降低，体积收缩，受岩石或老混凝土约束，由受压状态变为受拉状态，产生拉应力。内部约束是由于内部水泥水化热不易散发，面则易散发，是表面约束处于受压状态，表面则体积收缩（特别是遇气温骤降，或过水）受内部约束，产生拉应力。 2.3抗拉能力低 混凝土是脆性材料，抗压能力较高，抗拉能力较低。抗拉强度仅为抗压强度的1/10左右；极限拉伸也很小，通常不足1×10-4。大体积混凝土温度变形受约束产生的拉应力（或拉应力）很容易超过极限拉伸（或抗拉强度）而产生裂缝。 当然最根本的原因是水化温升产生的较大的体积变化。 3大体积混凝土的防裂措施 3.1减小温度变形 3.1.1使用水化热低的水泥 由于矿物成分及掺加混合材数量不同，水泥的水化热差异较大。铝酸三钙（C3A）和硅酸三钙（C3S）含量高的，水化热较高；混合材掺量多的水泥水化热较低。为降低水化温升、减小体积变形，大体积混凝土一般不宜使用水化热高的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，应使用中热硅酸盐和低热矿渣水泥；更不宜使用早强型水泥。如工地上有条件掺加较多的活性混合材（如粉煤灰），则使用的水泥品种一般可不加限定。 3.1.2尽量降低水泥用量 水泥水化产生的水化热是大体积混凝土发生温度变化而导致体积变化的主要根源。干湿和化学变化也会造成体积变化，但通常都远小于水泥水化热产生的体积变化。因此，除采用水化热低的水泥外，要减少温度变形，还应千方百计地降低水泥用量。这就要求： （1）​ 在满足结构安全的前提下，尽量降低设计要求强度，以减小水泥用量。 （2）​ 充分利用混凝土后期增长的强度及其他性能，采用较长的设计龄期。 混凝土的强度、抗渗性等都随龄期的增长而提高，特别是掺加活性混合材（矿渣、粉煤灰）的。大体积混凝土因工程量大，施工时间长，有条件采用较长的设计龄期，如90天、180天、甚至1年。折算成常规龄期28天的设计强度就可降低，从而减少水泥用量。 （3）​ 精心设计、调整混凝土的骨料粒径和级配 如尽可能采用大的骨料最大粒径。最大粒径越大，骨料的空隙率和表面积越小，混凝土的水泥浆及水泥用量就越小。不同最大粒径混凝土的相对水泥用量见表1。 表1不同最大粒径混凝土的相对水泥用量 （以最大粒径20mm的为100） 最大粒径mm 10 20 40 80 150 相对水泥用量% 120 100 84 70 60 通常规定，骨料最大粒径不得大于结构断面最小尺寸的1/4（板后的1/2）,钢筋净距的3/4。 又如选用优良的骨料级配（包括砂率）。优良级配骨料的空隙率和表面积小，水泥用量也小。比较优良的粗骨料级配，其中Dmax~1/2Dmax的颗粒含量约为50%左右。此外，合理的间断级配亦可有效地降低水泥用量。比较简便的是剔除5~10mm的颗粒。 （4）​ 掺加粉煤灰 粉煤灰的水化热远小于水泥，7天约为水泥的1/3，28天约为水泥的1/2。掺加粉煤灰减小水泥用量可有效降低水化热。大体积混凝土的强度通常要求较低，允许掺加较多的粉煤灰。另外，优质粉煤灰的需水性小，有减水作用，可降低混凝土的单位用水量和水泥用量；还可减少混凝土的自生体积收缩，有的还略有膨胀，有利于防裂。掺粉煤灰还能抑制碱——骨料反应并因此防治因此产生的裂缝。 （5）​ 掺减水剂 掺减水剂可有效地降低混凝土的单位用水量，从而降低水泥用量。缓凝型减水剂还有抑制水泥水化作用，可降低水化温升，有利于防裂。 3.1.3采用线膨胀系数小的骨料 混凝土由水泥浆和骨料组成，其线膨胀系数为水泥浆和骨料线膨胀系数的加权（占混凝土的体积）平均值。水泥浆的线膨胀系数为（11~16）×10-6/℃；骨料的线膨胀系数因母岩种类而异，不同岩石的线膨胀系数如表2。 表2不同岩石的线膨胀系数 岩石种类 石英 花岗石 白云岩 石灰岩 大理石 玄武岩 砂岩 线膨胀系数10-6/℃ 10.2~13.4 5.5~5.8 6~10 3.64~6 4.41 5~7.5 10~12 表2表明，不同岩石的线膨胀系数差异很大。大体积混凝土中的骨料体积占75%以上，采用线膨胀系数小的骨料对降低混凝土的线膨胀系数，从而减小温度变形的作用是十分显著的。 3.1.4 采用合理的施工方法 主要是运输方法。大体积混凝土不宜采用泵送。因为可泵性限制了骨料最大粒径，且要求流动度大，结果水泥用量大，水化温升高，是十分不利的。大体积混凝土应采用吊罐吊运，或且它方法，以使用大的骨料和较小的流动度。若只能泵送，则应埋放块石。 3.1.5 在低温季节或低温时段浇筑 除水泥水化温升外，混凝土本身的温度也是造成体积变化的原因，所以也应尽量降低。有条件的应尽量在冬季浇筑，避免在夏季浇筑。若无法做到，则应避免在午间高温时浇筑。 3.1.6 冷却混凝土 冷却混凝土分预冷和后冷。预冷是在浇筑前进行，主要的方法是加冰拌和（可降低3~4℃）和冷却骨料（可降低10℃以上）。深度预冷（降至15℃以下）的制冷规模大，冷量损失大，是否采用应经技术经济比较。后冷是在浇筑后进行。主要是在结构内埋设水管，通低温水冷却，冷却的效率高，冷量损失小。浇筑块不太厚的，亦可采用表面流水冷却，也有较好效果，且节约水管。 3.1.7 做好表面隔热保护 3.1.8 使用微膨胀水泥 3.2 消除或降低约束 （1）岩石上可铺薄薄一层砂砾石 （2）老混凝土上可铺沥青油毡 （3）侧面为岩石或老混凝土时，亦可用沥青油毡隔开。 3.3提高抗拉能力