水利工程論文-大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因【摘要】大型橋梁建設(shè)也日益增多,大體積混凝土在橋梁結(jié)構(gòu)中被普遍采用。大體積混凝土如果施工處理不當(dāng),極易產(chǎn)生裂縫,控制裂縫對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性具有非常重要的意義。【關(guān)鍵詞】大型橋梁建設(shè)也日益增多大體積混凝土在橋梁結(jié)構(gòu)中被普遍采用【正文】當(dāng)前,大型橋梁建設(shè)也日益增多,大體積混凝土在橋梁結(jié)構(gòu)中被普遍采用。大體積混凝土如果施工處理不當(dāng),極易產(chǎn)生裂縫,控制裂縫對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性具有非常重要的意義。1大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因1.1水泥水化熱水泥水化過程中放出大量的熱,且主要集中在澆筑后的2-5d左右,從而使混凝土內(nèi)部溫度升高。尤其對(duì)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。1.2混凝上的收縮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。混凝土在不受外力的情況下的這種自發(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3種。在硬化初期主要是水泥水化凝固結(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。1.3外界氣溫、濕度變化大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間,外界氣溫的變化對(duì)裂縫的產(chǎn)生有著很大的影響。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。2大體積混凝土的施工控制2.1選用水化熱低的水泥品種水泥應(yīng)盡量選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥,優(yōu)先采用硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸盆水泥、粉煤灰硅酸盆水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。但是,水化熱低的礦渣水泥的析水性比其他水泥大,在澆筑層表面有大量水析出。這種泌水現(xiàn)象不僅影響施工速度,同時(shí)影響施工質(zhì)量。2.2優(yōu)化混凝上配合比,摻加外加料和外加劑,減少水泥用量外加劑的種類繁多,但一般常用的有兩種:木鈣減水劑和活性粉料-粉煤灰。摻木質(zhì)素磺酸鈣(簡(jiǎn)稱木鈣)減水劑(水泥用量的0.25%),可延遲水化熱釋放速度,熱峰也有所降低,可以緩凝,在大體積混凝土中可以避免冷接縫,提高工作性及流動(dòng)性,對(duì)收縮及抗拉強(qiáng)度幾乎沒有影響。摻粉煤灰能改善混凝土的粘塑性,還可降低水化熱約15%(摻水泥用量的15%)。2.3大體積混凝土的骨料控制粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配,細(xì)骨料宜采用中砂。粗骨料應(yīng)選取粒徑大、強(qiáng)度高、級(jí)配好的骨料,以獲得較小的空隙率及表面積,從而減少水泥的用量,降低水化熱,減少干縮,減小混凝土裂縫的開展。2.4加強(qiáng)施工過程控制(1)降溫曲線確定。混凝土水化熱升溫時(shí)間很短,大約在澆筑后的2-5d,混凝土的彈性模量很低,基本上處于塑性及彈塑性狀態(tài),約束應(yīng)力很低。降溫階段,彈性模量迅速增加,約束拉應(yīng)力也隨時(shí)間增加,在某時(shí)刻超過抗拉強(qiáng)度便出現(xiàn)貫穿性裂縫。實(shí)踐中偏安全地以截面中部的最高溫度降溫曲線代替平均降溫曲線,利用表1的值求近似解。表1的基本條件是:水泥品種為礦渣水泥；水泥標(biāo)號(hào)為425號(hào)；水泥用量為275kg/m3；鋼模板。當(dāng)用其他品種水泥,標(biāo)號(hào)、模板、水泥用量有變化時(shí),將上述數(shù)值乘以如下修正系數(shù):tmax=t=k1k2k3k4。式中:k1、k2、k3、k4、為修正系數(shù)。(2)嚴(yán)格控制混凝上的入模溫度在30以下。(3)埋設(shè)冷卻管,在第一批開始混凝土初凝時(shí)由專人負(fù)責(zé)往冷卻管內(nèi)注入涼水降溫,通過冷卻排水,帶走混凝土體內(nèi)的熱量。(4)澆筑混凝土?xí)r,采用薄層澆筑,控制混凝土在澆筑過程中均勻上升,避免混凝土拌和物堆積過大高差,混凝土的分層厚度控制在20-30cm。(5)如結(jié)構(gòu)物厚度較厚,一次澆筑混凝土方量較大時(shí),采用分層澆筑,通過增加表面系數(shù),利于混凝土內(nèi)部散熱,分層厚度1.5m左右,層間間隔時(shí)間514d之間。(6)加強(qiáng)振搗,以期獲得密實(shí)的混凝土,提高密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度,澆筑后,及時(shí)排除表面積水,進(jìn)行一次抹面,防止