畢業(yè)論文--大體積混凝土裂縫成因與控制

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</b></p><p>　　題 目： 大體積混凝土裂縫成因與控制 </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　姓 名：

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　完 成 日 期： </p><p>　

3、　大體積混凝土裂縫成因與控制</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速的發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模越來越大型化。與此相適應(yīng)，在普通工業(yè)與民用建筑中大體積混凝土結(jié)構(gòu)大量出現(xiàn)。目前建筑施工中普通使用的商品混凝土開裂現(xiàn)象一直比較普遍，加之現(xiàn)在所生產(chǎn)的水泥放熱速度較過去大為提高，這使得大體積混凝土的溫度裂縫問題日益突出，已成為普遍性的問題。&l

4、t;/p><p>　　大體積混凝土溫度裂縫問題十分復(fù)雜，涉及到結(jié)構(gòu)、建筑材料、施工、巖土、環(huán)境等多方面因素。建設(shè)領(lǐng)域目前對水工建筑中所使用的大體積混凝土研究較多，而對普通建筑中所使用的體積相對要小很多的大體積混凝土的研究卻還比夠深入、全面，相關(guān)的規(guī)范條文覆蓋面還不夠完善，對很多工程實(shí)踐中的問題只能依靠經(jīng)驗(yàn)處理，缺乏適當(dāng)?shù)睦碚撘罁?jù)，這使在工程實(shí)踐中造成許多不必要的人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，大體積混凝土施工質(zhì)量控制的結(jié)果也

5、不理想。</p><p>　　本文在參考了大量文獻(xiàn)資料、總結(jié)了大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因的基儲(chǔ)上，改進(jìn)了大體積混凝土溫度應(yīng)力的計(jì)算方法和溫度裂縫的控制方法，并將這些應(yīng)用到實(shí)際大體積混凝土工程的溫度監(jiān)測和裂縫控制中，取得了良好的效果。同時(shí)也說明本文所采用取的溫控措施的合理性和有效性。</p><p>　　關(guān)鍵字：大體積混凝土；混凝土裂縫；控制</p><p>&l

6、t;b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p>　　第一章 大體積混凝土的定義和特點(diǎn)2</p><p>　　1.1大體積混凝土的概念2</p><p>　　1.2大體積混凝土的特征2</p><p>　　1.2.1工程條件的復(fù)雜2

7、</p><p>　　1.2.2對裂縫的控制要求2</p><p>　　1.2.3散熱空難、易收縮2</p><p>　　第二章 大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及分類3</p><p>　　2.1大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因3</p><p>　　2.1.1水泥水化熱的影響3</p><p>

8、;　　2.1.2外界氣溫濕度變化的影響3</p><p>　　2.1.3混凝土收縮的影響3</p><p>　　2.2大體積混凝土裂縫的分類4</p><p>　　第三章 防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的措施4</p><p>　　3.1防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的內(nèi)部措施4</p><p>　　3.1.1水泥的選擇

9、4</p><p>　　3.1.2骨料的選擇4</p><p>　　3.1.3參加外加劑4</p><p>　　3.2防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的外部措施5</p><p>　　3.2.1設(shè)計(jì)優(yōu)化措施5</p><p>　　3.2.2施工控制措施5</p><p>　　3.2.3混凝土

10、養(yǎng)護(hù)5</p><p>　　3.2.4健全施工組織管理5</p><p><b>　　結(jié)論5</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)6</b></p><p><b>　　致謝6</b></p><p><b>　　前 言<

11、;/b></p><p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速的發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模越來越大型化。與此相適應(yīng)，在普通工業(yè)與民用建筑中大體積混凝土結(jié)構(gòu)大量出現(xiàn)。目前建筑施工中普通使用的商品混凝土開裂現(xiàn)象一直比較普遍，加之現(xiàn)在所生產(chǎn)的水泥放熱速度較過去大為提高，這使得大體積混凝土的溫度裂縫問題日益突出，已成為普遍性的問題。</p><p>　　大體積混凝土溫度裂縫問題十分復(fù)雜，涉及到結(jié)構(gòu)、建筑材料、施工

12、、巖土、環(huán)境等多方面因素。建設(shè)領(lǐng)域目前對水工建筑中所使用的大體積混凝土研究較多，而對普通建筑中所使用的體積相對要小很多的大體積混凝土的研究卻還比夠深入、全面，相關(guān)的規(guī)范條文覆蓋面還不夠完善，對很多工程實(shí)踐中的問題只能依靠經(jīng)驗(yàn)處理，缺乏適當(dāng)?shù)睦碚撘罁?jù)，這使在工程實(shí)踐中造成許多不必要的人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，大體積混凝土施工質(zhì)量控制的結(jié)果也不理想。</p><p>　　本文在參考了大量文獻(xiàn)資料、總結(jié)了大體積混凝土溫度

13、裂縫產(chǎn)生的原因的基儲(chǔ)上，改進(jìn)了大體積混凝土溫度應(yīng)力的計(jì)算方法和溫度裂縫的控制方法，并將這些應(yīng)用到實(shí)際大體積混凝土工程的溫度監(jiān)測和裂縫控制中，取得了良好的效果。同時(shí)也說明本文所采用取的溫控措施的合理性和有效性。</p><p>　　本文在具體大體積混凝土工程中所采用的溫度監(jiān)測和裂縫控制措施，為今后同類工程的施工提供方便，也為今后進(jìn)行進(jìn)一步的理論研究提供了實(shí)驗(yàn)和理論參考依據(jù)。</p><p>

14、　　大體積混凝土的定義和特點(diǎn)</p><p>　　1.1大體積混凝土的概念</p><p>　　對于大體積混凝土的定義，各國的規(guī)定不盡相同，如：</p><p>　　日本建筑協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（JASS5）規(guī)定：“結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在800㎜以上，同時(shí)水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超過25℃的混凝土，稱之大體積混凝土?！?lt;/p><p>

15、;　　美國混凝土學(xué)會(huì)(ACI)規(guī)定：“任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大，必須要求解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂?！?lt;/p><p>　　前蘇聯(lián)規(guī)范中定義：當(dāng)混凝土在施工期間被分成若干獨(dú)立的混凝土構(gòu)件時(shí)，要確定單獨(dú)構(gòu)件在水化熱作用下的溫度問題的混凝土。</p><p>　　1.2大體積混凝土的特征</p><p>　　現(xiàn)代建筑中時(shí)常涉及到

16、大體積混凝土施工，如高層樓房基儲(chǔ)，大型設(shè)備基儲(chǔ)，水里大壩等。它主要的特點(diǎn)就是體積大，一般實(shí)體最小尺寸大于或等于1m。它的表面系數(shù)比較小，水泥水化釋放比較集中，內(nèi)部溫度上升比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時(shí)，會(huì)使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。所以必須從根本上分析它，來保證施工質(zhì)量。</p><p>　　1.2.1工程條件復(fù)雜</p><p>　　大體積混凝土結(jié)構(gòu)物或者構(gòu)件體積龐大、混

17、凝土用量大，由此導(dǎo)致工程條件復(fù)雜多樣</p><p>　　1.2.2對裂縫的控制要求高</p><p>　　大體積混凝土多用于壩體、基礎(chǔ)等，對構(gòu)件的要求除了一般的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等之外，還有整體性、防水性、抗?jié)B性等諸多要求。所以大體積混凝土質(zhì)量控制中，混凝土裂縫的控制成為問題的關(guān)鍵。</p><p>　　1.2.3散熱困難，易收縮</p><p

18、>　　大體積混凝土尺寸厚度大，水泥水化熱散發(fā)困難，使得混凝土澆筑后溫度上升幅度大（最高可達(dá)80℃以上），出現(xiàn)可觀的膨脹量；到了后期降溫階段，又會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的可觀的溫度收縮。大體積混凝土中配筋量一般相對較小，容易在后期降溫階段，因?yàn)闇囟仁湛s過大過快而使混凝土中出現(xiàn)嚴(yán)重的貫穿性裂縫，嚴(yán)重降低大體積混凝土的整體性、抗?jié)B能力等。因此，在某種程度上，對于大體積混凝土質(zhì)量控制就是對混凝土溫度裂縫的控制。</p><p>

19、　　大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因與分類</p><p>　　2.1大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因</p><p>　　大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，一方面是混凝土內(nèi)部因素：由于內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的；另一方面是由混凝土圖外部因素引起的：結(jié)構(gòu)外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束；阻止混凝土收縮變形，混凝土抗壓強(qiáng)度較大,但抗拉強(qiáng)度卻很差，所以溫度應(yīng)力一旦超過混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。這種裂

20、縫的寬度在允許范圍內(nèi)，一般不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，但卻對結(jié)構(gòu)的耐久性有所影響，因此必須予以重視和加以控制。</p><p>　　產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾方面：</p><p>　　2.1.1水泥水化熱的影響</p><p>　　水泥水化過程中放出大量的熱量，且主要集中在澆筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的熱量，如果以水泥用量350Kg/m3～550Kg

21、/m3來計(jì)算，每m3混凝土將放出17500KJ～27500KJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部升高。（可達(dá)70℃左右，甚至更高）。尤其對于大體積混凝土來講，這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重。因?yàn)榛炷羶?nèi)部和表面的散熱條件不同，因此混凝土中心溫度很高，這樣就會(huì)形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。 </p><p>　　2.1.2外界氣溫濕度變化的影響</p&

22、gt;<p>　　大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間，外界氣溫的變化對防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生起著很大的影響。混凝土內(nèi)部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關(guān)系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會(huì)愈高；如果外界溫度降低則又會(huì)增加大體積混凝土的內(nèi)外溫度梯度。如果外界溫度的下降過快，會(huì)造成很大的溫度應(yīng)力，極其容易引發(fā)混凝土的開裂。另外外界的濕度對混凝土的裂縫也有

23、很大的影響，外界的濕度降低會(huì)加速混凝土的干縮，也會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。 </p><p>　　2.1.3混凝土收縮的影響</p><p>　　混凝土在空氣中硬結(jié)時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱為混凝土收縮?；炷猎诓皇芡饬Φ那闆r下的這種自發(fā)變形，受到外部約束時(shí)（支承條件、鋼筋等），將在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥在水

24、化凝固結(jié)硬過程中產(chǎn)生的體積變化，后期主要是混凝土內(nèi)部自由水分蒸發(fā)而引起的干縮變形。</p><p>　　混凝土中的20﹪的水分是水泥硬化所需要的，而約80﹪的水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會(huì)引起混凝土體積的收縮。混凝土收縮的主要原因是內(nèi)部水分蒸發(fā)引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于飽和狀態(tài)，還可以恢復(fù)膨脹并幾乎達(dá)到原有的體積。干濕交替會(huì)引起混凝土體積的交替，這對混凝土是非常不利的。其中影響混凝土收縮的主要原因是水

25、泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以、施工工藝（特別是養(yǎng)護(hù)條件）。</p><p>　　2.2大體積混凝土裂縫的分類</p><p>　　大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫按深度的不同。分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。</p><p>　　貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性，其危害性是較嚴(yán)重的；而

26、深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，也有一定的危害性；表面裂縫一般危害性較小，但出現(xiàn)裂縫并不是絕對地影響結(jié)構(gòu)安全，它都有一個(gè)最大允許值。</p><p>　　處于室內(nèi)正常環(huán)境的一般構(gòu)件最大裂縫寬度≤0.3㎜；處于露天或室內(nèi)高濕環(huán)境的構(gòu)件最大裂縫寬度≤0.2㎜。對于低下或半地下結(jié)構(gòu)，混凝土的裂縫主要影響防水性能。一般當(dāng)裂縫的寬度在0.1～0.2㎜時(shí)，雖然早期有輕微滲水，但經(jīng)過一段時(shí)間后，裂縫可以自愈。如超過0.2～0.

27、3㎜，則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速增大。所以，在地下工程中應(yīng)盡量避免超過0.3㎜貫穿全斷面的裂縫。如出現(xiàn)這樣的裂縫，將大大影響結(jié)構(gòu)的使用，必須進(jìn)行化學(xué)灌漿加固處理。</p><p>　　防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的措施</p><p>　　大體積混凝土的裂縫破壞了結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性、防水性、危害嚴(yán)重，必須加以控制，大體積開裂主要是水化熱使混凝土溫度升高引起的，所以采用適當(dāng)措施控制混

28、凝土溫度升高和溫度變化速度，在一定范圍內(nèi)，就可避免出現(xiàn)裂縫。這些措施包含了混凝土施工的全過程，包括選擇混凝土組成材料、施工安排、澆筑前后降低混凝土溫度的措施和養(yǎng)護(hù)保溫等。</p><p>　　3.1防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的內(nèi)部措施</p><p>　　3.1.1水泥的選擇</p><p>　　大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因就是水泥水化過程中釋放了大量的熱量。因此在

29、大體積混凝土施工中應(yīng)盡量使用低熱或者中熱的礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥，并盡量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的溫升，提高混凝土硬化后的體積穩(wěn)定性。</p><p>　　3.1.2骨料的選擇</p><p>　　在選擇粗骨料時(shí)，可根據(jù)施工條件，盡量選用粒徑較大、質(zhì)量優(yōu)良、級(jí)配良好的礫石。既可以減少用水量，也可以相應(yīng)減少水泥用量，還可以減小混凝土的收縮和泌水現(xiàn)象。</p>&

30、lt;p>　　在選擇細(xì)骨料時(shí)，采用平均粒徑較大的中粗砂，從而降低混凝土的干縮，減少水化熱量，對混凝土的裂縫控制有重要作用。</p><p>　　3.1.3摻加外加劑</p><p>　　摻加適量的減水劑，它可有效地增加混凝土的流動(dòng)性，且能提高水泥水化率，增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，從而可降低水化熱，同時(shí)可明顯延緩水化熱釋放速度。</p><p>　　3.2防止大體積混凝

31、土產(chǎn)生裂縫的外部措施</p><p>　　3.2.1設(shè)計(jì)優(yōu)化措施 </p><p>　　精心設(shè)計(jì)混凝土配合比。</p><p>　　增配構(gòu)造筋提高抗裂性能。配筋應(yīng)采用小直徑、小間距。</p><p>　　避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。</p><p>　　3.2.2施工控制措施 &l

32、t;/p><p>　　1）控制混凝土入模溫度</p><p>　　入模溫度的高低，與出機(jī)溫度密切相關(guān)，另外還與運(yùn)輸工具、運(yùn)距、轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)、施工氣候等有關(guān)。</p><p>　　在溫度較高的情況下進(jìn)行施工，可以在施工現(xiàn)場對堆在露天的砂石用布覆蓋，以減少陽光對其的輻射，同時(shí)對澆筑前的砂石用冷水降溫。</p><p>　　如果是在冬季進(jìn)行施工，因?yàn)橐乐?/p>

33、早期混凝土被凍問題，所以要求混凝土澆筑時(shí)應(yīng)該具有較高的澆筑溫度。在澆筑混凝土以前還應(yīng)該對基礎(chǔ)及新混凝土接觸的冷壁用蒸汽預(yù)熱，對原材料應(yīng)視氣溫高低進(jìn)行加熱。 </p><p>　　嚴(yán)格控制混凝土的澆筑速度，一次澆注的混凝土不可過高、過厚，以保證混凝土溫度均勻上升。保證振搗密實(shí)，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，移動(dòng)距離和插入深度，嚴(yán)格控制漏振及過振。 </p><p>　　3.2.3混凝土養(yǎng)護(hù)</p&

34、gt;<p>　　混凝土養(yǎng)護(hù)是大體積混凝土施工中一項(xiàng)十分關(guān)鍵的工作。主要是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土的內(nèi)外溫差，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的正常發(fā)展及防止裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。</p><p>　　從混凝土澆筑完成到終凝這段時(shí)間的養(yǎng)護(hù)對混凝土而言十分重要?；炷翝仓戤吅?，在其頂面及時(shí)加以覆蓋，要求覆蓋嚴(yán)密，并經(jīng)常檢查覆蓋保濕效果。其主要作用有二：一是蓄水保溫，防止表面水分蒸發(fā)和避免受太陽輻射與刮風(fēng)時(shí)溫度

35、驟變，二是保持內(nèi)外溫差的穩(wěn)定。 </p><p>　　3.2.4健全施工組織管理 　　在制訂技術(shù)措施和質(zhì)量控制措施的同時(shí)，還需落實(shí)組織指揮系統(tǒng)，逐級(jí)進(jìn)行技術(shù)交底，做到層層落實(shí)，確保順利實(shí)施。實(shí)踐證明，在優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，改善施工工藝，提高施工質(zhì)量，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等方面采取有效技術(shù)措施，堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕そM織管理，完全可以控制大體積混凝土溫度裂縫的發(fā)生。</p><p><b>　　其它控制

36、措施</b></p><p>　　每個(gè)規(guī)定的長度留設(shè)永久性變形縫。</p><p>　　使用補(bǔ)償收縮混凝土。</p><p>　　降溫法：在混凝土中埋設(shè)水管，通冷水進(jìn)行冷卻以降低混凝土內(nèi)部的溫度等。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　通過對裂縫產(chǎn)生的原因、

37、機(jī)理的分析，采取一定的針對性的措施，大體積混凝土的裂縫是可以減少到合理范圍的。但由于裂縫產(chǎn)生的原因很復(fù)雜，要做到完全避免裂縫的產(chǎn)生還有一定的難度，還需要大量的研究和實(shí)踐?？刂坪皖A(yù)防大體積混凝土裂縫，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，牽涉到設(shè)計(jì)、原材料的選擇、施工工藝、養(yǎng)護(hù)等以及其他一些不確定的因素。任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，都會(huì)導(dǎo)致混凝土的開裂。影響大體積混凝土裂縫的因素雖很多，但主要原因是混凝土內(nèi)外溫差大。作為工程技術(shù)人員，應(yīng)了解混凝土內(nèi)部的溫度變化規(guī)律

38、，合理選擇水泥品種，嚴(yán)格控制水泥用量，摻加適量的混合材料和外加劑，優(yōu)化混凝土配合比，合理施工，實(shí)時(shí)監(jiān)測，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，其次，要對混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究，區(qū)別對待，采取合理的方法進(jìn)行處理，并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來防止裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證建筑物和構(gòu)件的安全。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　致謝</b>