1、2023-1-301第三章 大体积混凝土基础结构施工2023-1-302第三章第三章 大体积混凝土基础结构施工大体积混凝土基础结构施工一混凝土裂缝二混凝土温度应力三防止混凝土温度裂缝的技术措施四大体积混凝土基础结构施工2023-1-303第一节混凝土裂缝2023-1-304一一.混凝土裂缝混凝土裂缝1.裂缝分类2.裂缝原因3.大体积混凝土裂缝的分类4.最大允许裂缝宽度及处理措施5.大体积混凝土的裂缝原因2023-1-305n裂缝分类n微观裂缝：亦称“肉眼不可见裂缝”，宽度一般在0.05mm以下，主要有三种：即沿着骨料周围出现的骨料与水泥石粘结面上的粘着裂缝；分布于骨料之间水泥浆中水泥石裂缝和存
2、在于骨料本身的骨料裂缝。n宏观裂缝：宽度不小于0.05mm的裂缝是肉眼可见裂缝。2023-1-306n裂缝原因n(1)由外荷载的直接应力(即按常规计算的主要应力)引起的裂缝；n(2)由结构的次应力引起的裂缝；n(3)由变形变化引起的裂缝，即由温度、收缩、不均匀沉降、膨胀等变形变化产生应力而引起的。为此，裂缝的产生既与变形大小有关，又与约束的强弱有关。2023-1-307n结构产生变形变化时，不同结构之间和结构内部各质点之间都会产生约束，前者称为“外约束”，后者成为“内约束”。外约束分为自由体、全约束和弹性约束。1.自由体n自由体即变形不受其他结构任何约束的结构。结构的变形等于结构自由变形，无约
3、束度应力。即变形最大，应力为零。2.全约束n全约束即结构的变形全部受到其他结构的约束，使变形结构无任何变形的可能。即应功最大，变形为零。3.弹性约束 弹性约束即介于上述两种约束状态之间的一种约束，结构的变形受到部分约束，产生部分变形。变形结构和约束结构皆弹性体，二者之间的相互约束称“弹性约束”，即既有变形，又有应力。这是最常遇到的一种约束状态。内约束是当结构截面较厚时，其内部温度和湿度分布不均匀，引起各质点变形的相互约束。2023-1-308n大体积混凝土裂缝分类（1）n（1）混凝土浇筑初期，水泥水化产生大量水化热，使混凝土的温度很快上升。但由于混凝土表面散热条件较好，热量可向大气中散发，因而
4、温度上升较少；而混凝土内部由于散热条件较差，热量散发少，因而温度上升较多，内外形成温度梯度，形成内约束。结果混凝土内部产生压应力，面层产生拉应力，当该拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。n(2)混凝土浇筑后数日，水泥水化热基本上已释放，混凝土从最高温逐渐降温，降温的结果引起混凝土收缩，再加上由于混凝土中多余水分蒸发、碳化等引起的体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束（外约束），不能自由变形，导致产生温度应力（拉应力），当该温度应力超过混凝土抗拉强度时，则从约束面开始向上开裂形成温度裂缝。如果该温度应力足够大，严重时可能产生贯穿裂缝，破坏了结构的整体性、耐久性和防水性，影响正
5、常使用。为此，应尽一切可能坚决杜绝贯穿裂缝。2023-1-3092023-1-3010n大体积混凝土裂缝分类（2）n表面裂缝n深层裂缝n贯穿裂缝2023-1-3011n允许裂缝宽度及处理n我国的混凝土结构设计规范(GBJlO89)，对钢筋混凝土结构的最大允许裂缝宽度亦有明确规定：室内正常环境下的一般构件为0.3mm；露天或室内高湿度环境为0.2mm。n由于温度收缩应力引起的初始裂缝，不影响结构的瞬时承载能力，而对耐久性和防水性产生影响。对不影响结构承载能力的裂缝，为防止钢筋锈蚀、混凝土碳化、酥松剥落等，应对裂缝加以封闭或补强处理。n对于基础、地下或半地下结构，0102mm时，经过一段时间后一般
6、裂缝可以自愈。超过0.203mm，进行化学灌浆处理。2023-1-3012n大体积混凝土裂缝原因n1、水泥水化热 水泥在水化过程中要产生一定的热量，是大体积混凝土内部热量的主要来源。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，所以会引起急骤升温。水泥水化热起的绝热温升，与混凝土单位体积内的水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期按指数关系增长，一般在10d左右达到最终绝热温升，但由于结构自然散热，实际上混凝土内部的最高温度，大多发生在混凝土浇筑后的35d。混凝土的导热性能较差，浇筑初期，混凝土的弹性模量和强度都很低，对水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力也就较小。随着混凝土
7、龄期的增长，弹性模量和强度相应提高，对混凝土降温收缩变形的约束愈来愈强，即产生很大的温度应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。2023-1-3013n2约束条件 结构在变形变化时，会受到一定的抑制而阻碍其自由变形，该抑制即称“约束”。如前所述，约束分为外约束与内约束。大体积混凝土由于温度变化产生变形，这种变形受到约束才产生应力。在全约束条件下，混凝土结构的变形，应是温差和混凝土线膨胀系数的乘积，即T，当超过混凝土的极限拉伸值p时，结构便出现裂缝。由于结构不可能受到全约束，且混凝土还有徐变变形，所以温差在25甚至30情况下混凝土亦可能不开裂。无约束就不会产生应力，因
8、此，改善约束对于防止混凝土开裂有重要意义。2023-1-3014n3.外界气温变化 大体积混凝土施工期间，外界气温的变化对大体积混凝土开裂有重大影响。混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和。外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；如外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特别在外界温度骤降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对大体积混凝土极为不利。温度应力是由温差引起的变形造成的.温差愈大，温度应力也愈大.大体积混凝土不易散热，其内部温度有时高达80 以上，而且延续时间较长，为此研究合理温度控制措施，对防止大体积混凝土内外温差悬殊引起过大的温度应力
9、，显得十分重要。2023-1-3015n4 混凝土的收缩变形 混凝土的拌合水中，只有约20 的水分是水泥水化所必须的，其余的80 都要被蒸发。混凝土在水泥水化过程中要产生体积变形，多数是收缩变形，少数为膨胀变形，这主要取决于所采用的胶凝材料的性质。混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种干燥收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，即产生收缩应力。混凝土的干燥收缩机理较复杂，其主要原因是混凝土内部孔隙水蒸发变化时引起的毛细管引力所致。这种干燥收缩在很大程度上是可逆的。混凝土产生干燥收缩后，如再处于水饱和状态，混凝土还可以膨胀恢复达到原有的体积。除上述干燥收缩外，混凝土还产生碳化收缩，即空气中的CO2与混凝土水泥石中的Ca(0 H)2 反应生成碳酸钙，放出结合水而使混凝土收缩。
