1、西安職業技術學院 畢業論文（設計） 題 目： 大體積混凝土裂縫成因與控制 班 級： 建筑1012 姓 名： 學 號： 指 導 教 師： 王賽金 完 成 日 期： 大體積混凝土裂縫成因與控制摘要隨著我國經濟的迅速的發展，工程建設規模越來越大型化。與此相適應，在普通工業與民用建筑中大體積混凝土結構大量出現。目前建筑施工中普通使用的商品混凝土開裂現象一直比較普遍，加之現在所生產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。大體積混凝土溫度裂縫問題十分復雜，涉及到結構、建筑材料、施工、巖土、環境等多方面因素。建設領域目前對水工建筑中所使用的大體積混凝土研究

2、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，相關的規范條文覆蓋面還不夠完善，對很多工程實踐中的問題只能依靠經驗處理，缺乏適當的理論依據，這使在工程實踐中造成許多不必要的人力、物力、財力的浪費，大體積混凝土施工質量控制的結果也不理想。本文在參考了大量文獻資料、總結了大體積混凝土溫度裂縫產生的原因的基儲上，改進了大體積混凝土溫度應力的計算方法和溫度裂縫的控制方法，并將這些應用到實際大體積混凝土工程的溫度監測和裂縫控制中，取得了良好的效果。同時也說明本文所采用取的溫控措施的合理性和有效性。關鍵字：大體積混凝土；混凝土裂縫；控制II目 錄前言1第一章 大體積混凝

3、土的定義和特點21.1大體積混凝土的概念21.2大體積混凝土的特征2 1.2.1工程條件的復雜2 1.2.2對裂縫的控制要求2 1.2.3散熱空難、易收縮2第二章 大體積混凝土產生裂縫的原因及分類32.1大體積混凝土裂縫產生的原因32.1.1水泥水化熱的影響32.1.2外界氣溫濕度變化的影響32.1.3混凝土收縮的影響32.2大體積混凝土裂縫的分類4第三章 防止大體積混凝土產生裂縫的措施43.1防止大體積混凝土產生裂縫的內部措施43.1.1水泥的選擇43.1.2骨料的選擇43.1.3參加外加劑43.2防止大體積混凝土產生裂縫的外部措施53.2.1設計優化措施53.2.2施工控制措施53.2.3

4、混凝土養護53.2.4健全施工組織管理5結論5參考文獻6致謝6III前 言隨著我國經濟的迅速的發展，工程建設規模越來越大型化。與此相適應，在普通工業與民用建筑中大體積混凝土結構大量出現。目前建筑施工中普通使用的商品混凝土開裂現象一直比較普遍，加之現在所生產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。大體積混凝土溫度裂縫問題十分復雜，涉及到結構、建筑材料、施工、巖土、環境等多方面因素。建設領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，相關的規范條文覆蓋面還不夠完善，對

5、很多工程實踐中的問題只能依靠經驗處理，缺乏適當的理論依據，這使在工程實踐中造成許多不必要的人力、物力、財力的浪費，大體積混凝土施工質量控制的結果也不理想。本文在參考了大量文獻資料、總結了大體積混凝土溫度裂縫產生的原因的基儲上，改進了大體積混凝土溫度應力的計算方法和溫度裂縫的控制方法，并將這些應用到實際大體積混凝土工程的溫度監測和裂縫控制中，取得了良好的效果。同時也說明本文所采用取的溫控措施的合理性和有效性。本文在具體大體積混凝土工程中所采用的溫度監測和裂縫控制措施，為今后同類工程的施工提供方便，也為今后進行進一步的理論研究提供了實驗和理論參考依據。5第一章 大體積混凝土的定義和特點1.1大體積

6、混凝土的概念對于大體積混凝土的定義，各國的規定不盡相同，如：日本建筑協會標準（JASS5）規定：“結構斷面最小厚度在800以上，同時水化熱引起混凝土內部的最高溫度與外界氣溫之差預計超過25的混凝土，稱之大體積混凝土?！泵绹炷翆W會(ACI)規定：“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?！鼻疤K聯規范中定義：當混凝土在施工期間被分成若干獨立的混凝土構件時，要確定單獨構件在水化熱作用下的溫度問題的混凝土。1.2大體積混凝土的特征現代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基儲，大型設備基儲，水里大壩等。它主要的特點就是體積大，一

7、般實體最小尺寸大于或等于1m。它的表面系數比較小，水泥水化釋放比較集中，內部溫度上升比較快。混凝土內外溫差較大時，會使混凝土產生溫度裂縫，影響結構安全和正常使用。所以必須從根本上分析它，來保證施工質量。1.2.1工程條件復雜大體積混凝土結構物或者構件體積龐大、混凝土用量大，由此導致工程條件復雜多樣1.2.2對裂縫的控制要求高大體積混凝土多用于壩體、基礎等，對構件的要求除了一般的強度、剛度、穩定性等之外，還有整體性、防水性、抗滲性等諸多要求。所以大體積混凝土質量控制中，混凝土裂縫的控制成為問題的關鍵。1.2.3散熱困難，易收縮大體積混凝土尺寸厚度大，水泥水化熱散發困難，使得混凝土澆筑后溫度上升幅

8、度大（最高可達80以上），出現可觀的膨脹量；到了后期降溫階段，又會出現相應的可觀的溫度收縮。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，因為溫度收縮過大過快而使混凝土中出現嚴重的貫穿性裂縫，嚴重降低大體積混凝土的整體性、抗滲能力等。因此，在某種程度上，對于大體積混凝土質量控制就是對混凝土溫度裂縫的控制。第二章 大體積混凝土產生裂縫的原因與分類2.1大體積混凝土裂縫產生的原因大體積混凝土施工階段所產生的溫度裂縫，一方面是混凝土內部因素：由于內外溫差而產生的；另一方面是由混凝土圖外部因素引起的：結構外部約束和混凝土各質點間的約束；阻止混凝土收縮變形，混凝土抗壓強度較大,但抗拉強度卻很差，

9、所以溫度應力一旦超過混凝土能承受的抗拉強度時，即會出現裂縫。這種裂縫的寬度在允許范圍內，一般不會影響結構的強度，但卻對結構的耐久性有所影響，因此必須予以重視和加以控制。產生裂縫的主要原因有以下幾方面：2.1.1水泥水化熱的影響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/m3550Kg/m3來計算，每m3混凝土將放出17500KJ27500KJ的熱量，從而使混凝土內部升高。（可達70左右，甚至更高）。尤其對于大體積混凝土來講，這種現象更加嚴重。因為混凝土內部和表面的散熱條件不同，因此混凝土中心溫度很高，這樣就會形成

10、溫度梯度，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產生裂縫。 2.1.2外界氣溫濕度變化的影響大體積混凝土結構在施工期間，外界氣溫的變化對防止大體積混凝土裂縫的產生起著很大的影響?；炷羶炔康臏囟仁怯蓾仓囟?、水泥水化熱的絕熱溫升和結構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系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會愈高；如果外界溫度降低則又會增加大體積混凝土的內外溫度梯度。如果外界溫度的下降過快，會造成很大的溫度應力，極其容易引發混凝土的開裂。另外外界的濕度對混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會加速混凝土的干縮，也會

11、導致混凝土裂縫的產生。 2.1.3混凝土收縮的影響混凝土在空氣中硬結時體積減小的現象稱為混凝土收縮?；炷猎诓皇芡饬Φ那闆r下的這種自發變形，受到外部約束時（支承條件、鋼筋等），將在混凝土中產生拉應力，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化凝固結硬過程中產生的體積變化，后期主要是混凝土內部自由水分蒸發而引起的干縮變形?；炷林械?0的水分是水泥硬化所需要的，而約80的水分要蒸發。多余水分的蒸發會引起混凝土體積的收縮?；炷潦湛s的主要原因是內部水分蒸發引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于飽和狀態，還可以恢復膨脹并幾乎達到原有的體積。

12、干濕交替會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（特別是養護條件）。2.2大體積混凝土裂縫的分類大體積混凝土內出現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。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結構的斷面，可能破壞結構的整體性，其危害性是較嚴重的；而深層裂縫部分地切斷了結構的斷面，也有一定的危害性；表面裂縫一般危害性較小，但出現裂縫并不是絕對地影響結構安全，它都有一個最大允許值。處于室內正常環境的一般構件最大裂縫寬度0.3；處于露天或室內高濕環境的構件最大

13、裂縫寬度0.2。對于低下或半地下結構，混凝土的裂縫主要影響防水性能。一般當裂縫的寬度在0.10.2時，雖然早期有輕微滲水，但經過一段時間后，裂縫可以自愈。如超過0.20.3，則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速增大。所以，在地下工程中應盡量避免超過0.3貫穿全斷面的裂縫。如出現這樣的裂縫，將大大影響結構的使用，必須進行化學灌漿加固處理。第三章 防止大體積混凝土產生裂縫的措施大體積混凝土的裂縫破壞了結構的整體性、耐久性、防水性、危害嚴重，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，所以采用適當措施控制混凝土溫度升高和溫度變化速度，在一定范圍內，就可避免出現裂縫。這些措施包含了混凝

14、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護保溫等。3.1防止大體積混凝土產生裂縫的內部措施3.1.1水泥的選擇大體積混凝土產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。因此在大體積混凝土施工中應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定性。3.1.2骨料的選擇在選擇粗骨料時，可根據施工條件，盡量選用粒徑較大、質量優良、級配良好的礫石。既可以減少用水量，也可以相應減少水泥用量，還可以減小混凝土的收縮和泌水現象。在選擇細骨料時，采用平均粒徑較大的中粗砂，從而降低混凝

15、土的干縮，減少水化熱量，對混凝土的裂縫控制有重要作用。3.1.3摻加外加劑摻加適量的減水劑，它可有效地增加混凝土的流動性，且能提高水泥水化率，增強混凝土的強度，從而可降低水化熱，同時可明顯延緩水化熱釋放速度。3.2防止大體積混凝土產生裂縫的外部措施3.2.1設計優化措施 1) 精心設計混凝土配合比。2) 增配構造筋提高抗裂性能。配筋應采用小直徑、小間距。3) 避免結構突變產生應力集中，在易產生應力集中的薄弱環節采取加強措施。3.2.2施工控制措施 1）控制混凝土入模溫度入模溫度的高低，與出機溫度密切相關，另外還與運輸工具、運距、轉運次數、施工氣候等有關。在溫度較高的情況下進行施工，可以在施工現

16、場對堆在露天的砂石用布覆蓋，以減少陽光對其的輻射，同時對澆筑前的砂石用冷水降溫。如果是在冬季進行施工，因為要防止早期混凝土被凍問題，所以要求混凝土澆筑時應該具有較高的澆筑溫度。在澆筑混凝土以前還應該對基礎及新混凝土接觸的冷壁用蒸汽預熱，對原材料應視氣溫高低進行加熱。 2） 嚴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，嚴格控制振搗時間，移動距離和插入深度，嚴格控制漏振及過振。 3.2.3混凝土養護混凝土養護是大體積混凝土施工中一項十分關鍵的工作。主要是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土的內外溫差，促進混凝土強度的正常發展及防止裂縫的產生和發

17、展。從混凝土澆筑完成到終凝這段時間的養護對混凝土而言十分重要?；炷翝仓戤吅螅谄漤斆婕皶r加以覆蓋，要求覆蓋嚴密，并經常檢查覆蓋保濕效果。其主要作用有二：一是蓄水保溫，防止表面水分蒸發和避免受太陽輻射與刮風時溫度驟變，二是保持內外溫差的穩定。 3.2.4健全施工組織管理 在制訂技術措施和質量控制措施的同時，還需落實組織指揮系統，逐級進行技術交底，做到層層落實，確保順利實施。實踐證明，在優化配合比設計，改善施工工藝，提高施工質量，加強養護等方面采取有效技術措施，堅持嚴謹的施工組織管理，完全可以控制大體積混凝土溫度裂縫的發生。其它控制措施1) 每個規定的長度留設永久性變形縫。2) 使用補償收縮混凝土。3) 降溫法：在混凝土中埋設水管，通冷水進行冷卻以降低混凝土內部的溫度等。結 論通過對裂縫產生的原因、機理的分析，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。但由于裂縫產生的原因很復雜，要做到完全避免裂縫的產生還有一定的難度，還需要大量的研究和