大体积混凝土裂缝控制技术

大体积混凝土裂缝控制技术大体积混凝土的定义大体积混凝土抗裂性能的影响因素大体积混凝土的温控计算大体积混凝土裂缝控制的综合措施1大体积混凝土的定义本讲中所称大体积混凝土是指，其规格尺寸，要求必须采取措施，妥善处理温差的变化，正确合理地减少或消除变形变化引起的应力，且必须把裂缝开展控制到最小程度的现浇混凝土。2大体积混凝土抗裂性能的影响因素温度与收缩裂缝产生的机理原材料和配合比对大体积混凝土抗裂性能的影响配筋对大体积混凝土抗裂性能的影响龄期及养护对大体积混凝土抗裂性能的影响3大体积混凝土收缩的组成大体积混凝土收缩是由自生收缩、碳化收缩、塑性收缩、干缩、温度收缩组成的。干缩：混凝土内多余水分蒸发引起的体积收缩。温度收缩：由于混凝土温度下降引起的收缩。外约束与内约束外约束：即一个结构的变形受到其他结构的阻碍。内约束：当结构截面较厚时，其内部温度分布不均匀，引起各质点变形的相互约束。表面裂缝与贯穿裂缝表面裂缝：大体积混凝土在硬化过程释放大量水化热，使基础中部产生较高温度，而混凝土表面和边界受气温影响，温度较低，这样形成较大内外温差，在混凝土内部产生压应力，在混凝土表面产生拉应力（称内约束应力），当此拉应力超过混凝土抗拉强度时，便会产生表面裂缝。该裂缝多发生在混凝土升温阶段。贯穿裂缝：当大体积混凝土降温产生的收缩和混凝土自身收缩受到地基或基础约束时，在截面中产生拉应力（称外约束应力），当此拉应力超过混凝土的抗拉强度时，便会产生贯穿裂缝。该裂缝多发生在混凝土降温阶段。由此可见，混凝土的开裂与原材料、配合比、结构尺寸、配筋、约束程度、养护条件等多种因素有关。温度与收缩裂缝产生的机理4原材料和配合比对大体积混凝土抗裂性能的影响水泥品种在常用标号下，采用不同品种的水泥对混凝土极限拉伸值的影响不大。水泥品种对混凝土干缩影响较大，一般情况下，C3A含量大，细度较小的水泥干缩较大。水灰比混凝土抗拉强度，极限拉伸值均随着水灰比的减小而提高，混凝土收缩则随着水灰比的减小而减小，显然，在满足混凝土施工要求的前提下，减小水灰比对大体积混凝土抗裂是有利的。骨料尽可能采用粒径较大，级配良好的高强度花岗岩、玄武岩等作为骨料对抗裂有利。外加剂在混凝土中掺加外加剂，能改善混凝土和易性，在水泥用量不变的情况下，能减少用水量，提高混凝土强度。在水灰比不变的情况下，能减少水泥用量，降低温升，延缓水化热放热速率，对抗裂有利。粉煤灰在大体积混凝土中掺加粉煤灰能起到改善混凝土和易性，降低水灰比，即减少用水量，提高混凝土密实度，减少混凝土干缩的作用。掺加粉煤灰能降低水泥用量，降低混凝土绝热温升值，延缓水化热放热速率。掺加粉煤灰，一方面可减少混凝土的绝热温升和收缩，但另一方面，将降低混凝土的早期抗拉强度或极限拉伸。5配筋对大体积混凝土抗裂性能的影响关于配筋对大体积混凝土抗裂性能的影响，一方面配置构造筋对提高混凝土极限拉伸和抗裂能力是有利的，同时它也能起到控制裂缝开展，减少裂缝宽度的作用。另一方面，配筋也将会增加一定程度的收缩应力，过大的配筋率将会导致较大的收缩应力，从而产生裂缝。因此，合理的配筋尤为重要。总的来说，在合理配筋的前提下，它提高极限拉伸和约束裂缝开展的优点大于增加收缩应力缺点。合理配筋是指：配筋率不能过大，较为合理的配筋率应为0.3%~0.5%；应采用小直径（10~16mm),小间距的形式（约@100~@150），且不宜采用光圆钢筋。由于池壁、地下室侧墙等露天薄壁结构对环境湿度及养护条件极为敏感，其相应的收缩比大块式基础要大。在混凝土早龄期容易因干缩产生表面裂缝，从而削弱了截面并在随后的温度应力作用下产生应力集中，导致表面裂缝往深处发展，诱发贯穿性裂缝。因此，对薄壁结构的配筋要求要严格，并注意保湿养护，尽可能避免表面裂缝的出现。

6龄期及养护对大体积混凝土抗裂性能的影响龄期的影响根据资料，混凝土任意龄期t与28天龄期的抗拉强度的关系为：ft﹦0.8f28(㏒t)2/3养护条件的影响养护条件的影响包括湿度及温度两方面，良好的保湿能显著增加混凝土的抗拉强度及极限拉伸。养护温度的升高能提高混凝土的早期强度，但对后期强度有不利影响。因此，在控制内外温差的前提下，在升温阶段应尽可能适当放热，一方面可以降低混凝土温升峰值，另一方面又可防止影响后期强度。7大体积混凝土的温控计算大体积混凝土的最高温度计算大体积混凝土的温度收缩应力计算8大体积混凝土的最高温度计算混凝土内部的最高温度是由混凝土浇筑温度、水泥水化热引起的温升所组成。大体积混凝土的最高温度计算，如下式：

Tmax=T0+W/10+F/50……………（1）Tmax=T0+·W·Q/·C……………（2）

式中：Tmax…砼的最高温度（℃）

T0

…砼的浇筑温度（℃）

W…每立方米水泥用量（kg/m3）F…每立方米砼粉煤灰用量（kg/m3）Q…每公斤水泥水化热量（J/kg）C…砼的比热

…砼质量密度

…散热系数取以上两式计算中心的较大值作为砼的最高温度值9大体积混凝土的温度收缩应力计算大体积砼温度收增应力的计算：10大体积混凝土的温度收缩应力计算σmax=-E·α·T·[1-1/(COShβL/2)]·H·(t,τ)

……（1）σmax=-Σ·[1-1/(COShβiL/2)]·△Ti·Ei(t)·Hi·(ti,τi)……（2）

从上述公式可看出：底板的最大温度收缩应力与温差收缩差及线膨胀系数成正比，为线性比例关系。底板弹性模量增加，应力增加；底板受地基的约束程度，即地基对底板的阻力系数Cx境加，应力增加。底板长度增加，应力增加，但呈非线性关系。大体积砼外约束力应力的计算可分为以下二个阶段：

砼浇筑前的计算，建议采用公式（1）进行计算，计算简便且偏于安全。

砼浇筑后的计算则采用公式（2），可较精简计算，此时应有安全系数

K=

≥1.15。α1-μni=1Rfσmax11大体积混凝土裂缝控制的综合措施设计构造措施从原材料方面采取措施从施工方面采取措施12设计构造措施利用混凝土后期强度一般大体积混凝土的施工工期较长，上部荷载逐步施加，因此可以考虑采用龄期为45~90天强度代替28天强度，以减少水泥用量。设置滑动层，减少约束应力混凝土的强度等级宜在C20~C35的范围内选用。在遇有约束作用较大的岩石类地基或较厚的混凝土垫层时，可在地基或垫层与基础的接触面上，或于两端L/4（L—基础全长）的区段内，铺设滑动层，减少滑动应力隔离层的作法为混凝土上涂刷一层3~5mm厚的沥青胶或干铺两层沥青油毡。美国ACI委员会提出可铺设厚50左右的黄砂或石屑作为隔离层。13设计构造措施设置缓冲层在底板的地梁、坑内水沟等键槽部位，可用厚度为30~50mm的聚苯乙烯泡沫或沥青木丝板作垂直隔离，以缓和地基对基础收缩时的侧向压力。(见右图)避免应力集中在大体积混凝土结构的孔洞或截面突变处，由于温度和收缩作用，会产生应力集中而导致开裂。应采取增配钢筋或设置过渡段的措施。(见右图)14设计构造措施增设暗梁在现浇钢筋混凝土地下室、水池等结构施工时，为了防止底板与边墙、边墙之间因约束应力产生的裂缝及边墙上部因边缘效应引起的裂缝，可在施工缝上下等薄弱部位增配4Ø16~4Ø22的钢筋予以加强。(见下图)15设计构造措施合理配筋当混凝土的底板或墙体厚度较小时，增配构造钢筋，能起到抵抗混凝土温度裂缝的作用。但对于大块式基础，构造筋对控制贯穿性裂缝的作用略小。构造钢筋应尽可能采用Ⅱ级钢、小直径和小间距。直径约10~16mm，间距100~150mm，按全截面对称配置。全截面含筋率宜控制在0.3%~0.5%。实践证明，含筋率小于0。3%时，对混凝土的裂缝控制作用不大。当配筋率太大时，则较易引起混凝土的收缩裂缝，且不经济。大块式混凝土的钢筋宜分散多层设置，或在中截面处增配空间网片状钢筋作构造钢筋，不宜集中在底层或上下两层。合理设置施工缝“抗”的方法即不设任何施工缝，通过采取措施减少被约束体与约束体之间的相对温差，减少约束，改善配筋，减少混凝土收缩，提高混凝土抗拉强度等，以抵抗温度收缩变形和约束应力。“放”的方法即以设置永久性伸缩缝的办法，将超长的现浇钢筋混凝土结构分成若干段，以释放大部分变形，减少约束应力。16设计增构造冶措施“放”“抗”抹结合之的方理法采用缓“后队浇带件”的毫施工柜方法在施客工期舱间设挖置作引为临辣时施救工缝倒的“倚后浇珠带”巡寿，将数结构听分成蔬若干运段，娇可有过效削那减温鞠度收猴缩应款力。采用严“跳肿仓打晚”的山施工由方法将整随个结爽构按盒垂直讽施工绩缝分裂段，丹间隔谨一段战，浇截筑一影段，恒经过坝不少月于5d的间撕歇期抓后再瓦浇筑困成整残体。采用煎“混宵凝土销薄层顺浇筑期”的鸭施工恋方法将底漠板水眠平分爱成几朵个施放工层娃，施字工层娇之间肉的结嫁合按石施工贼缝处测理。迈分层偶厚度私一般料控制尊在0利.6版~2却.0m范围鞠内，渣层间侄间歇唐时间帽约取句5~宵7d为宜透。合理搬制定萝温控余指标大体昼积混稳凝土陡施工浩前，躬应对援施工姿阶段际大体厅积混魔凝土钱浇筑伞块体车的最酒高温湾度、重温度差收缩婆应力者进行队验算惹，以熟此确象定施忆工阶巷段混才凝土罪的浇享筑温加度、版内表派温差肉、降周温速辣度及勉温度货陡降则等控却制指转标，造制定松相应周的技旱术措印施（挖包括党混凝艳土原继材料兄的选面择、袋混凝差土拌女制运反输过煤程中株的降防温措俩施、级保温俯养护腹措施芒等）讲，以海达到耐控制枯裂缝朝的目甩的。几个积温控塔指标17设计锅构造拖措施温控治指标洪一般刚可分剥为两弊类：氧一是西为了篇防止动表面洞裂缝姥而控猾制内撤外温消差和盈表面斩温度软陡降匆；二仔是为政防止狭贯穿折性裂戒缝而叔控制凤内部顺温差非。混凝摄土浇鼠筑温麻度《混汗凝土规结构冲工程掉施工弱及验招收规贴范》脚(GB细50帝20神4-激92激)规定吩：大壶体积朴混凝饿土浇牧筑温份度不配宜超脖过2栗8℃墙。内外易温差《混富凝土敞结构踢工程丙施工概及验授收规临范》阔规定善：混庙凝土甘表面雕和内采部温蒙差应勉控制俱在设照计要型求的黑范围澡内，琴当设络计无县具体杏要求锁时，砖温差书不宜签超过读25破℃。注意胖：此趣处表邮面温乘度是宴指保打温层防下混败凝土丢面上谱的温掩度，安而非旬混凝涛土表革面下裁50彻~1乏00MM处的茶温度鲜。内部贞温差内部戏温差嗽是指寇混凝驴土内日同一第点在方不同舟时间棵的温运度差本值。炉《块接体基重础大嚷体积纤混凝顷土施错工技爹术规谅程》免（YB碧J2园24亭-9熟1）规定麦：混数凝土宁块体奖的降贸温速絮度宜底不大刚于1杆.5千℃/精天。温度被陡降寒潮堵来临医、冷莲空气茂影响狠、暴损雨袭辱击、是撤除璃保温紧层时亮间不针当等灯均可圆导致擦混凝绒土表扯面温茧度突材然下竞降，阁引起映表面厨裂缝肠。《钢驳筋混椒凝土白高层瘦建筑中结构绳设计腿与施酱工规浸程》筋（JG终J-恼91浙）规定栏：温永度陡再降不享应超樱过1脚0℃科。18从原袍材料喊方面薯采取电技术熄措施合理赶选择扒水泥枣品种选用C3平S及C3低A含量灰低的眨中、慢低热旨水泥匀。合理驳选用辰骨料在满订足施补工要晒求的全情况百下，侵尽量娘选用脊粒径启较大膏、级蜡配良拳好的劝石子拦，以眼减少闪用水精量和彻水泥粒用量所、混拴凝土史的收紧缩和瓦泌水盐性。抖粗骨毒料中虏的针疗、片触状颗融粒按午重量疑计应局不大舌于1取5%灿。掺加游块石磁。在呆无筋新或少拌筋的甜大块闭混凝逢土中第，可绝掺入沿不超其过混雨凝土签体积笔的2卖5%究的大室块石煤，以盯减少债水泥徐用量那，降椅低水辉化热腹。细骨言料以材中、大粗砂间为宜孔。严格疯控制业砂、南石的某含泥网量。叙石子培控制私在小扭于1纲%，寇黄砂体控制愈在小瞎于2售%。合理惹选用版外掺切料在混仅凝土闻中加臣入适邪量的扛外加躲剂，锣可以歇改善假混凝贤土的俯特性寸，减今少水绝泥用币量，眨减少腹混凝猪土的呆温升乒。同让时可爽降低窗水化腥热释膏放的箱速度摸，延姑缓温理度峰耀值出狱现的伶时间啦。混凝氧土中兔掺入仇一定查量的姥粉煤资灰不口仅能删改善井混凝肾土特锣性，北而且傍能代棒替部察分水圈泥，锡减少虽水化胜热。舞但应城注意改掺加株粉煤镇灰后轧混凝央土早偷期强载度有很所降忍低。采用UE意A补偿滔收缩豆混凝盏土：滑在混啦凝土上内掺退水泥铺用量淹10吃%~勇12盲%的U型混马凝土观膨胀戏剂，遣以实扶现超玩长结躬构的胀无缝鞠施工窗。19从施换工方狗面采抄取措真施控制裤混凝售土出聚机温突度和戒浇筑纽奉温度为了待降低切混凝守土的弦总温啄升，股减少固内外蛙温差姥，控邻制混瘦凝土疫出机今温度啦和浇谎筑温遥度是搂一个刮很重目要的第措施伞。对属混凝胡土出影机温窑度影描响最坛大的妙是石趋子及磁水的齿温度园，砂印次之驼，水事泥的职影响领较小扛。因俘此，赚具体划施工敌中可嫂采取贼加冰监拌和舱，砂征石料核遮阳汽覆盖巾，送垒管道茫用草曾袋包静裹洒摔水降涌温等耻技术村措施冤。预埋庙水管河，降重低最磨高温朝升冷却健水管缠大多惜采用异直径匀为2纱5mm的薄秤壁钢污管，吗按照豆中心虎距1剩.5眯~3祝.0m交错续排列亚,水要管上卫下间棍距一劣般也毯为1妈.5译~3耗.0m，并通押过立冷管相副连接罢。改进辆混凝烂土搅剪拌和忽振捣朴工艺即采幼用二肾次投叼料和念二次颤振捣进的新套工艺昌，提颗高混库凝土炉的强研度。合理夜选择狮混凝帖土浇值筑方同案大体盲积混忆凝土哈的浇妥筑方秆法可店采用周分层努连续研浇筑姜或分瘦段分愈层踏中步式巴推进舱的浇须筑方私法。脏一般鸽情况单下，议应尽可量采润用分烤层连蝇续浇离筑。痕对于睡工程论量较像大，燃浇筑读面积强也大俩，一撑次连葵续浇截筑层县厚度翻不大扭，且敢浇筑赵能力假不足凡时的雀混凝内土工纲程，塑宜采顺用分