大体积混凝土抗裂的探究

摘要：建筑行业的不断发展与提高，使得大体积混凝土中各种钢结构应用不断的提高和完善。在施工的过程中对于各种施工细节都提出了新要求，新技术模式。因此在施工的过程中为了确保质量和整体性，是以大体积混凝土为主的施工模式和结构方式。

关键词：混凝土；粉煤灰；抗开裂性能

中图分类号：TU37 文献标识码：A

为了解决大体积混凝土开裂问题，采用一级粉煤灰，掺加高效缓凝保塑减水剂来配制混凝土，在改变粉煤灰掺量(0％，20％，30％，40％，50％)、水泥和粉煤灰总用量的条件下提高抗裂性能。通过混凝土绝热升温试验、掺粉煤灰水泥水化热试验和混凝土干缩性能试验，发现混凝土的抗裂性能随着粉煤灰掺量在一定范围内的上升而加强。如果将粉煤灰掺量控制在一定范围内，可以满足混凝土的抗裂性能，对大体积混凝土的应用提供了质量保证，防止了大体积混凝土的开裂产生。

1大体积混凝土裂缝产生的危害

大体积混凝土的最主要特点，是以大区段为单位进行施工，因此在施工过程中裂缝产生的危害主要有：

施工体积厚大，由此带来的问题是水泥水化作用所放出的热量使混凝土内部温度逐渐升高，由此产生的热量又不易导出，造成较大的内外温差.

加之混凝土早期的抗拉强度底，弹性模量小，致使混凝土开裂，影响工程质量。混凝土表面裂缝的存在会影响构件美观；

表面裂缝对混凝土的耐久性也产生一定的影响，由于裂缝直接嵌入结构体，所以将减小混凝土保护层厚度，给钢筋锈蚀留下隐患；

施工时要对裂缝进行二次处理，费工费料。混凝土出现裂缝又是很难避免的，这使防治裂缝耗费了大量的人力财力。

裂缝存在是混凝土工程的隐患．混凝土裂缝极易吸收水分和气体，在温度低于一3℃时，由于冻胀反复发生，致使裂缝不断扩大。钢筋混凝土工程中裂缝吸收水份和气体。从而使钢筋不断锈蚀，锈蚀钢筋体积膨胀加剧裂缝扩大。如此循环，破坏结构的整齐性。

裂缝的存在会明显的降低结构构件的承载力、持久强度和耐久性．有可能在结构未达到设计要求的荷载前就造成破坏，影响整个工程的安全。对于防水混凝土结构，还可能导致工程失去防水功能而报废。

2 在施工的过程中常见裂缝产生原因

首先，我们常见的裂缝现象主要是由收缩裂缝和温差裂缝引起的。由于地下室混凝土在施工的过程中受到空气和水分流失的影响较小，但是其受到各种压力影响大，因此其施工中极容易产生各方面的收缩性能的影响，进而形成裂缝形式。基于这些裂缝现象的产生分析，其最为常见的质量缺陷主要是由于在施工的过程中混凝土浇筑量大，但是养护和管理工作做得不到位，以致于受到固化的影响而造成混凝土裂缝产生了一定的质量隐患和缺陷，也形成了现代化技术生产中存在的种种质量缺陷和隐患。

其次，由于在施工的过程中水泥一定会放出一定的热量，而且在大体积混凝土施工中由于混凝土浇筑量大，其中水泥发出的热量也众多，同时受到表面系数的影响使得水泥在发生水化热的时候极容易引起整个混凝土产生内外热量不均的现象，同时这些热量也无法及时的散发到空气之中，从而造成了温度裂缝的现象，这种裂缝也是我们最为常见的温差裂缝。再次，外界气温变化引起的裂缝。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益,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 原材料分析预防措施

优选材料，控制混凝土浇筑温度。尽量缩短混凝土的运输时间，合理安排浇筑顺序，及时卸料；在浇筑前，用水冲洗模板降温；泵管用麻布包裹，以防日光暴晒升温。

混凝土内部温度应力发展分三个阶段：早期，由于胶凝材料水化释放大量水化热，温度场急剧变化，混凝土弹性模量亦急剧变化。温度应力由压应力向拉应力转化。在这一阶段，混凝土弹性模量较小，改变较大，对温度应力有较大的松弛。中期，混凝土进入降温阶段，混凝土弹性模量变化幅度减小。温度应力的产生主要由混凝土自身冷却和外界温度变化引起，应力松弛相应减小。晚期，混凝土内部温度已经平衡，温度应力主要由外界气温突变而产生。由试验结果数据分析，当水胶比一定时，随着粉煤灰的掺量增加，混凝土的绝热升温值降低，说明混凝土水化放热随粉煤灰掺量的增加而降低。由数据可知，粉煤灰掺量对水泥水化热的降低有积极影响，说明混凝土成型过程中如果加入粉煤灰，会使水化过程升温值降低，且粉煤灰的掺量增加，升温有下降趋势，粉煤灰取代率在30％一40％时，绝热升温试验结果最理想。大体积混凝土的成型过程，水化热温度随结构厚度增加而加大，这样，混凝土内外形成一定的温度梯度。无论升温阶段或降温阶段，混凝土中心温度总是高于混凝土表面温度。因此，粉煤灰的加入，显著地改善了环境温度对粉煤灰混凝土成型的影响。

随着水泥水化反应的结束及混凝土的不断散热，大体积混凝土由升温阶段过渡到降温阶段，温度降低混凝土体积收缩。降温收缩产生的拉应力易在混凝土中心部位形成较高拉应力区，若此时的混凝土拉应力大于混凝土此龄期的抗拉强度，则大体积混凝土产生收缩裂缝。由图3可以看出，掺入粉煤灰的混凝土的干缩性能降低，并随着粉煤灰掺量的增加，呈降低趋势，粉煤灰取代率在40％的时候干缩率最低，50％的时候有突变可以舍去。所以，掺人粉煤灰可以改善混凝土的干缩性能，粉煤灰取代率在40％时，抗干缩性能最好。从干缩性能和绝热升温的相关性分析，相关度达0．9以上，说明掺粉煤灰可以改善混凝土的收缩变形，从混凝土的内部温度应力的发展上看，结合试验结果，掺入粉煤灰特别是粉煤灰取代率在30％一40％时，大体积混凝土抗裂性能最佳。

由以上的分析可以得出:

(1)掺粉煤灰可以改善大体积混凝土的抗裂性能，粉煤灰取代水泥率为30％～40％，水胶比在0．45～O．5之间，粉煤灰混凝土绝热升温值最理想，内部温度应力最小，对抗裂性能效果最好；

(2)施工应用过程中，严格控制粉煤灰取代率和水胶比，粉煤灰取代率在40％以下，混凝土抗裂性能最佳，利于保证混凝土质量。

4结语

在大体积混凝土结构中，由外荷载引起裂缝的可能性较小，但水泥水化过程中释放水化热而引起的温度变化， 混凝土收缩产生温度应力和收缩应力， 是导致裂缝产生的主要因素。这些裂缝往往给工程带来不同程度的危害， 因此控制温度应力和温度变形裂缝， 是大体积混凝土结构施工中的一个重点，也是值得探讨的施工技术问题。同时我们着重抓住对降低混凝土水化热这一关键因素的控制， 并在以往施工经验的基础上， 结合现场条件做好事前、 事中的施工控制， 通过上述一系列措施的落实， 避免了裂缝的产生， 达到了预期的目的。

参考文献

[1]周志勇．大体积混凝土裂缝产生的原因及预防措施[J]．科学之友，2012．

[2]高友良．大体积混凝土的裂缝形成原因及防治措施[J]．科技创新导报，2011．

[3]夏锦红．大体积混凝土温度裂缝的防控措施[J]．河南大学学报，2008