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什么是大体积混凝土?对大体积混凝土的认识

人气: | 发布日期:2014-03-19 13:20:11

  建筑工程所言的大体积混凝土, 是指混凝土结构中, 实体最小尺寸大于或等于1. 0m的部位采用现浇混凝土时, 则被称为大体积混凝土。

  大体积混凝土过去在大坝水工结构中应用的最多, 20 世纪80 年代以后我国相继建造了很多高层建筑和高大的构筑物。这些建筑物( 构筑物) 的基础底板, 都采用了大体积混凝土。但是大体积混凝土最大的危害是容易产生裂缝, 导致出现质量事故。因此, 需要把裂缝产生的原因作为主要问题, 加以说明, 实际上也正是为了加深对大体积混凝土的认识程度, 从而在施工中不断研究问题、总结经验和采取更为有效的克服大体积混凝土裂缝形成的措施。

  ( 1 ) 水泥水化热引起的温度应力和温度变形水泥在水化过程中产生大量的热量, 每克水泥放出的热量约达502.42J/g ( 120cal/g ) ,因而使混凝土内部的温度升高, 一般在30℃左右, 有时还会更高。它在1~3d 释放出的热量可达总热量的一半。混凝土内部的最高温度多数发生在浇筑后的3~5d 内, 当混凝土内部与表面温差过大时, 就会产生温度应力和温度变形, 温度应力与温差成正比, 温差越大, 温度应力也越大, 当这种应力超过混凝土内外的约束力时, 就会产生裂缝。而混凝土内部的温度应力与混凝土的厚度及水泥用量有关, 混凝土越厚, 水泥用量越大, 内部温度越高。所形成的温度应力与混凝土结构的尺寸有关, 混凝土结构尺寸越大, 温度应力也越大, 因而引起裂缝的可能性也越大, 这就是大体积混凝土为什么容易产生裂缝的主要原因, 因此防止混凝土出现裂缝的关键就是控制混凝土内部与表面的温差。

  ( 2 ) 内外约束条件的影响

  任何结构在变形变化进程中, 必然会受到一定的约束或抑制而阻碍变形, 阻碍变形的因素称为约束条件, 大体积混凝土因温度变化而发生的变形也要受到不同程度的约束, 限制其变形, 因而产生了约束应力。

  大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起, 当温度变化时, 受到下部地基的限制, 因而产生外部的约束应力, 混凝土在早期温度上升时, 产生的膨胀变形受到约束而形成压应力,此时混凝土的弹性模量小, 徐变和应力松弛度大, 使混凝土与基层连接不牢固, 因而压应力较小, 但当温度下降, 则产生较大的拉应力, 若超过混凝土的抗拉强度, 混凝土将会出现垂直裂缝。

  ( 3 ) 外界气温变化的影响

  大体积混凝土在施工阶段, 常受外界气温变化的影响, 混凝土内部温度是由水泥水化热的绝热温度、浇筑温度和混凝土的散热温度三者的叠加而形成。其中浇筑温度与外界气温有直接关系。所谓浇筑温度是混凝土出罐后, 经运输、振捣后的温度, 可以通过计算或实测得出。一般而言, 外界气温越高, 混凝土的浇筑温度也越高。当气温下降, 特别是气温骤降时, 会极大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度, 因而控制混凝土表面温度与外界气温温差, 也是防止裂缝的重要一环。

  除了以上三个主要方面以外, 还有一个情况, 就是混凝土的收缩变形。而混凝土的收缩变形构成的主要内容, 就是混凝土的塑性收缩变形、混凝土的体积变形、干缩变形、混凝土匀质性的影响以及设计造型的影响。例如体积的变形; 混凝土终凝以后体积发生变化, 既可能收缩也可能膨胀, 其变化的幅度介于40×10- 6 和100×10- 6 之间。温度较高,水泥用量较多, 自身体积变形将趋于增大。至于混凝土的干燥收缩变形: 混凝土中有80 %的水分要蒸发, 约20 % 的水分是水泥硬化所必需的。而最初30 % 的自由水分几乎不引起收缩, 随着混凝土的继续干燥而使20 % 的吸附水逸出, 因而出现干燥收缩。导致混凝土表面部位干燥收缩较快, 而中心部位干燥收缩缓慢。由于表面的干燥受到中心部位混凝土的约束, 因而在表面产生拉应力而出现裂缝。再有混凝土的匀质性: 混凝土拌和或浇筑时,由于混凝土坍落度结构或采用的外加剂, 石子的粒径与品种以及振捣的密实度都可能存在差异, 直接影响混凝土的匀质性。正是由于混凝土匀质性不同, 造成混凝土的弹性模量不够均匀, 因而在收缩变形过程中导致应力集中, 同样会引起结构裂缝。至于设计造型的影响: 主要表现在大体积混凝土工程结构上常常需要设置预留孔洞、沟槽, 这些部位是整个结构的薄弱环节, 很容易造成应力集中, 最终在结构上形成裂缝。


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