1 大體積混凝土的界定
大體積混凝土目前尚無一個(gè)明確的定義,國(guó)外的定義也不盡相同。日本建筑學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(JASS5)規(guī)定:“結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在80cm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,稱為大體積混凝土”。美國(guó)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”。
我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)施工規(guī)范認(rèn)為:凡是結(jié)構(gòu)物斷面最小尺寸在3m以上的混凝土塊體,單面散熱的結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在75cm以上,雙面散熱在100cm以上,水化熱引起的最高溫度與外界氣溫之差,預(yù)計(jì)超過25℃的混凝土,均可稱為大體積混凝土。
2 裂縫種類及產(chǎn)生原因
大體積混凝土結(jié)構(gòu)往往容易產(chǎn)生各種各樣的裂縫,按裂縫的方向、形狀分為:水平裂縫,垂直裂縫,橫向裂縫,縱向裂縫,斜向裂縫以及放射狀裂縫等;按裂縫深度分為:貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫。裂縫的產(chǎn)生是由多種因素引起的,其主要影響因素如下:
2.1 水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力和溫度變形 水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的水化熱,主要集中在澆筑后7d左右,而使混凝土內(nèi)部溫度不斷升高,當(dāng)內(nèi)外部溫差過大時(shí),就會(huì)產(chǎn)生溫度變形和溫度應(yīng)力,溫度應(yīng)力一旦超過混凝土內(nèi)外的約束力,就會(huì)產(chǎn)生裂縫。對(duì)大體積混凝土而言,這種現(xiàn)象尤其嚴(yán)重。
2.2 混凝土收縮產(chǎn)生裂縫 在硬化后期,混凝土內(nèi)部自由水分蒸發(fā),就會(huì)出現(xiàn)干燥收縮,而表面干燥收縮快,中心干燥收縮慢,使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,造成混凝土開裂。
2.3 外界氣溫變化的影響 大體積混凝土在施工階段,常受外界氣溫的影響。當(dāng)氣溫下降,特別是氣溫驟降時(shí),會(huì)大大增加外層混凝土與混凝土內(nèi)部的溫度梯度,產(chǎn)生溫差和溫度應(yīng)力,拉應(yīng)力一旦超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限,混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫,這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。
2.4 其他因素的影響 地基的不均勻沉降、混凝土配合比不良、堿骨料反應(yīng)裂縫和鋼筋銹蝕等其他不利因素,也會(huì)使混凝土產(chǎn)生裂縫,因此應(yīng)從各個(gè)方面綜合控制。
3 裂縫控制的技術(shù)措施
裂縫會(huì)加速混凝土碳化和鋼筋銹蝕,并產(chǎn)生惡性循環(huán),嚴(yán)重破壞混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性,給工程造成嚴(yán)重?fù)p失,所以裂縫控制顯得尤為重要。裂縫控制的主要技術(shù)措施涉及從設(shè)計(jì)到施工乃至后期養(yǎng)護(hù)的整個(gè)過程,分別介紹如下:
3.1 配合比的選用和水泥用量的控制 大量的試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明,每立方砼的水泥用量增減10kg,其水化熱使砼的溫度相應(yīng)升高或降低1℃。在施工過程中,要在保證混凝土強(qiáng)度的條件下,通過進(jìn)行砼試配,以進(jìn)一步降低水泥用量。
3.2 優(yōu)選混凝土各種原材料
3.2.1 水泥:考慮普通水泥水化熱較高,特別是應(yīng)用到大體積混凝土中,大量水化熱不易散發(fā),導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度過高,內(nèi)外部溫差過大使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,表面拉應(yīng)力超過早期混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫,因此應(yīng)優(yōu)先選用低水化熱的水泥品種,如粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥(有抗?jié)B要求不宜使用)。