建筑工程大体积混凝土构件裂缝的原因措施论文_费元斌

建筑工程大体积混凝土构件裂缝的原因措施论文_费元斌

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摘要:近年来随着建筑行业的不断发展,使得建筑材料发生了很多的变化,其中大体积混凝土就成为了建筑工程中非常重要的材料。大体积混凝土具有很好的整体性和可塑性,但是其容易出现裂缝,影响建筑物整体的稳定性,因此为了防止大体积的混凝土的裂缝问题对建筑产生影响,需要对产生裂缝的原因进行分析,从而进行有针对性的解决。

关键词:建筑工程;大体积混凝土;构建裂缝;原因;措施

一、建筑大体积混凝土结构的特点

大体积的混凝土结构指的是混凝土的最小断层面在1m以上的结构,其混凝土的含量非常大,因此结构的强度高。大体积混凝土构件可以被浇筑成一个整体,整体性好,具有很多其他建筑材料所不可代替的优点。其还可以根据建筑的要求浇筑成不同形状和尺度的结构,因此具有很好的可塑性。相比较其他材料而言,大体积混凝土材料的费用比较低、耐火性好,因此大体积混凝土构件在建筑中得以广泛的应用。但是其具有很多优点的同时,缺点也是非常明显的。比如在进行混凝土浇筑的时候,施工的程序比较复杂,再加上受到天气的影响,会使得不同时间浇筑成的混凝土构件之间的连接性比较差。大体积混凝土构件中水泥的含量比较多,会受到温差的影响导致整体结构的变形,其尺寸越大,受到的稳定性约束力越小,因此一旦在施工中没有得到很好的控制,就会产生裂缝,从而影响整个建筑工程的稳定性。

二、大体积混凝土构件产生裂缝原因

(一)浇筑材料导致的裂缝

大体积混凝土构件是由很多建筑材料如水泥、混凝土、骨料等浇筑而成,其本身的材料结构就具有一定的复杂性,这些材料之间出现缝隙,就会给构件整体裂缝的出现埋下了一定的隐患。在利用构件材料进行工程施工的时候,如果振捣工作没有做好,混凝土中的水分就会被骨料阻挡不会溢出,从而在骨料的周围形成水囊。在大体积混凝土构件外部干燥以后,水囊就会在构件的深处形成裂缝。在构件成型干燥的时候,水泥中的水分蒸发,就会产生砼收缩,从而产生裂缝。浇筑材料对于裂缝的产生有着最为直接的影响,比如水泥的种类不同,骨料、集料的掺合比例等。水泥的种类,比如水化热水泥、非正常凝结和非正常膨胀水泥等,不同的材料会使得混凝土中的内部结构应力不同,骨料的好坏决定了其粘合程度,而集料(混凝土氧化物、泌水等)会对构件的钢筋产生不同的作用,因此在进行材料的选择时,需要按照工程的施工要求进行严格的选择,从而减少裂缝的产生。

(二)构件收缩导致的裂缝

大体积混凝土构件在收缩的作用下也会出现裂缝,比如干燥出现的裂缝、塑性收缩造成的裂缝和构件自身收缩造成的裂缝。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆大体积混凝土在浇筑完成后需要进行凝固,这个过程需要将成型的混凝土构件放置在一个比较干燥的地方,因此构件内部含有的水分会向外扩散,导致干燥变形,产生裂缝。在浇筑的时候,由于混凝土的温度过高,水泥的活性比较大,导 致构件的泌水功能减少,构件的水分不充足,使得构件的整体变得脆弱,受力不均。当整体结构的内外受力不稳定的时候,构件的表面就会出现裂缝。

(三)温度差导致的裂缝

大体积混凝土构件由于温度差的影响,也会出现裂缝,一方面是内部的材料受到温度差的影响出现裂缝,一方面是外界环境的温度差造成构件整体出现的裂缝。大体积混凝土的成分中,水泥占据了重要的比重,在水化过程中,水凝会散发一定的热量,使得混凝土的温度升高。再者,大体积混凝土构件的断层面比较厚实,水泥散发的热量不容易扩散到外部,使 得内部的温度高于外部的温度,随着时间的增大,会使得内部发生降温,造成一定的收缩,形成一定的拉应力。如果建筑物的强度小于这种拉应力,就会导致构件出现裂缝。构件由于外界温度差造成的裂缝主要是浇筑的温度不同。广州地区夏季外界环境温度高,使得混凝土结构的浇筑温度也非常高,但是在冬季的时候,由于温度骤降,使得构件的外部混凝土温度与内部的结构温度差变大,从而导致裂缝的出现。

(四)裂缝出现时的受力分析

裂缝出现的出现主要是由于构件受到不同力的作用,一个是外荷力,指的是建筑计算应力和其他附属结构力的总和应力,一个是温度应力。构件早期出现的裂缝,一般都不是应力作用导致,可以从温度和材料收缩方面考虑原因。在混凝土凝固的初始阶段,由于水化热的作用使得混凝土的温度增高,基础部分由于受到基岩的作用无法变形,从而产生压应力,但 是这个时期的混凝土可塑性比较大,因此压应力还比较低,但是在温度下 降之后,体积变小,混凝土除了有内部的压应力,还会有外部的拉应力,当内外力的作用不平衡时(通常是拉应力大于压应力),强度差就会导致裂缝的产生。

三、防止大体积混凝土结构出现裂缝的措施

(一)从整体考虑防止构件出现裂缝

从构件出现的原因分析上可以看出,材料结构不合理、温度、设计、操作问题等都有可能导致裂缝的出现,因此在进行大体积混凝土构件的使用时,需要从整体分析产生裂缝的原因,从工程的设计期就对这些问题加以防范。比如在约束力的作用下导致的裂缝出现,可以在浇筑的时期预留适当的施工缝。充分考虑构件的截面设计,对于一些尺寸比较大的截面,要注意防止应力聚集造成裂缝的出现等。

(二)合理配置原材料比例

为了减少由于浇筑构件材料导致的裂缝出现,需要在浇筑之前合理的设计使用材料的比例。从相关的施工实践上看,构件材料中水灰的比例与收缩作用有着非常大的关系,水灰的比例越大,收缩的作用力就会越大,从而增加裂缝出现的风险。当水灰比例过大时,会使得水泥中水份含量过多,干燥硬化之后,使得构件中含有的胶体变多,当胶体干燥的时候,就 会出现收缩裂缝,因此要控制水泥中的水份含量。另外,浇筑中水泥的使用量也有着一定的关系,因此大体积混凝土构件与施工时裂缝出现的水量、水泥量都有着直接的关系,为了防止裂缝的出现,需要控制这两者的使用量,从而提升整体的抗裂性。在进行水泥的选择时,除了选择粉煤灰水泥或者火山硅酸盐水凝自后,还可以重点考虑选择高贝利特水泥,这种水泥可以很大程度的降低混凝土的水热化,从而提升混凝土凝固早期的抗压强度。在骨料的选择上,可以选择一些拉伸度比较高的岩石,比如石灰岩、花岗岩等,从而减少裂缝控制的难度。骨料的直径不要过大,保证混凝土的抗拉伸力,细骨料要选择中砂等。

(三)控制温度

首先需要降低使用材料的温度,可以采用水热比较低的水泥,如矿渣水泥,并且在混凝土中参入一定量的粉煤灰,从而改善混凝土的可塑性,降低水泥的水化热。在增加混凝土构可塑性的时候,还可以使用一些材料添加剂,如引气剂、减水剂等,从而减少水泥中的水份含量,降低温度差。为了减少外界温度对于大体积混凝土外界温度的影响,可以在不同的气候中施工进行改建,在温度比较高的天气施工时可以在浇筑的时候进行阳光的遮盖,或者淋水降温处理。在冬季施工的时候,可以对构件进行覆盖保温,防止温度骤降产生裂缝。

(四)提升浇筑操作的规范性

在进行构件的浇筑时,需要按照相关的要求规范的实施,从而有效的防止由于施工操作不当造成的裂缝问题。在施工搅拌的时候,可以改变材料投放的顺序,先将水泥、砂土进行充分的搅拌后,投入石子进行搅拌,这样就不会产生泌水作用,让浇筑后的构件内部更加紧密,增加稳定性。适当的对构件进行二次振捣,适度的振捣可以减少泌水作用产生了空隙,提升混凝土的凝聚力,从而减少大体积混凝土构件出现裂缝。

四、结语

大体积混凝土构件作为建筑工程的重要组成部分,如果出现结构裂缝,危害极大,除了会影响水工建筑物的承载力和耐久性之外,还会缩短其使用寿命,严重时会引发坍塌事故,会给人民群众的生命财产安全构成严重威胁。因此,必须要加大裂缝的防治,提高建筑物的安全性。

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论文作者:费元斌

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第31期

论文发表时间:2018/3/26

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