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关于大体积混凝土裂缝的分析 大体积混凝土开裂后,其性能与原状混凝土性能相差很大,尤其是对耐久性(渗透性)的影响更大,而混凝土渗透反过来又会加速和促使混凝土的进一步恶化,严重影响结构的长期安全和耐久运行。而裂缝大多又是在早期产生的,因此,探讨裂缝产生的原因和防止裂缝的出现就显得格外重要。通过对大体积混凝土裂缝产生的原因和类型的论述,从各个环节提出了预防裂缝的综合措施。 (龙游五强混凝土外加剂有限责任公司） 大体积混凝土结构开裂一直是工程界所密切关注的课题。过去,几乎都采用“温控防裂设计准则”来控制混凝土裂缝。然而,近期的研究结果表明：“温控防裂准则”并不能完全真实地反映混凝土早期热应力和热应力发展情况,温度已不是唯一影响早期混凝土温度诱导裂缝的决定性因素。人们认识到早期混凝土变形“约束度,,和硬化混凝土的“过境力学性能,的重要性,并实际考虑应用各种试验或监测手段,通过“过境材料性能”特性研究和借助先进的计算机模拟技术,估计和预测早期混凝土的温度应力和裂缝情况。国外从十年前就已开始系统研究如何避免混凝土早期热裂缝,有些大型实验机构或实验室都开发和研制裂缝试验架和温度一应力试验机(简称TST装置)。 1大体积混凝土裂缝的原因和主要类型 产生裂缝风险的原因很多,归纳起来主要包括三类:结构设计不合理引起的裂缝;混凝土自身性能(力学、变形及热学性能)引起的裂缝;外部环境因素和约束条件引起的裂缝,三者既相互关联又相互影响。混凝土早期开裂是极其关键的,因为后期开裂是在早期开裂或早期潜在开裂的基础上,受外力(荷载、外环境侵蚀等)作用而使混凝土的耐久性遭受破坏后发展和演变而来。混凝土早期开裂分为早期沉降裂缝、早期表面干缩裂缝和早期热裂缝。早期沉降裂缝是在泌水和沉陷较大且沉降物受到约束的情况下产生的,可通过配合比优化设计,减少泌水,降低沉陷趋势和复振等方法消除或避免。早期表面干缩裂缝主要是在高温、低湿度和高风速等恶劣气候条件下,骨料和模板吸水、水分蒸发损失以及水泥一水系统体积减少引起混凝土表面开裂。它可以通过加湿骨料与模板,设置临时屏风减小混凝土表面的风速,设置临时遮阳篷降低混凝土表面的温度,降低混凝土初始温度,用聚乙烯薄膜或麻袋临时覆盖混凝土表面以最大限度的减少水分蒸发,抹面后进行喷雾或涂抹养护剂等消除或避免。可见前两种早期开裂是可以消除或避免的,只有早期热裂缝是较难预测和控制的。 2 避免和减少混凝土裂缝的途径和方法 既然裂缝的产生与混凝土的温度变化和受约束程度有关,那么避免和减少混凝土开裂的途径应该围绕提高混凝土的抗裂能力、削减温度变化因素、减少混凝土结构中的约束应力和变形、尽量防止环境因素的影响等进行探讨。 2.1提高混凝土的综合抗裂能力 2.1.1优选混凝土各种原材料在选择大体积混凝土用水泥时,在条件许可的情况下,应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期(1~5d)可产生一定的预压应力,而在水化后期预压应力可部分抵消温度徐变应力,减少混凝土内的拉应力,提高混凝土的抗裂能力。为此,水泥熟料中的碱含量应低且适宜I31,熟料中M63含量在3.0%~5.0%,石膏与GA的比值尽量大些,QA、GS和QS含量应分别控制在5.0%以内、50.0%左右和20.0%左右,这种熟料比例的水泥具有长期稳定的微膨胀抗裂性能I21。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%~83%,因此,在选择骨料时,应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。砂除满足骨料规范要求外,应适当放宽石粉或细粉含量,这样不仅有利于提高混凝土的工作性,而且可提高混凝土的密实性、耐久性和抗裂性。有研究表明,砂子中石粉比例一般在15%-18%之间为宜。粉煤灰只要细度与水泥颗粒相当,烧失量小,含硫量和含碱量低,需水量比小,均可掺用在混凝土中使用。混凝土中掺用粉煤灰后,可提高混凝土的抗渗性、耐久性,减少收缩,降低胶凝材料体系的水化热,提高混凝土的抗拉强度,抑制碱骨料反应,减少新拌混凝土的泌水等。这些诸多好处均将有利于提高混凝土的抗裂性能。高效减水剂和引气剂复合使用对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量,改善新拌混凝土的工作度,提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用,也是混凝土向高性能化发展的不可或缺的重要组分。 2.1.2精心设计混凝土配合比 混凝土配合比设计时,在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能的降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)的设计准则,生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。 2.2加强混凝土阜期性能和过渡区性能发展的研究 2.2.1借助先进的声光仪器研究混凝