冶金设备大型基础混凝土裂缝的产生原因与控制

资料大小：480KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-03

资料介绍

冶金设备大型基础
混凝土裂缝的产生原因与控制
光辉
(河北钢铁集团承钢公司河北省钒钛工程技术研究中 t2,，河北承德067102)
摘要：分析了混凝土裂缝的产生原因，对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了较深入的探讨，提
出了混凝土裂缝的预防和控制措施。
关键词：混凝土；裂缝；原因；控制
中图分类号：TF08l 文献标识码：B 文章编号：1006—5008(2014)06—0078—02
doi：10．13630／j．Cnki．13—1172．2014．0623
REASON AND CONTROL
FOR CRACKS IN LARGE —SCLAE
CONCRETE BASE FOR METALLURGICAL EQUIPMENT
Guang Hui
(Vanadium —Titanium Engineering Technique Research Center of Hebei Province，Chengde Iron and Steel
Company，Hebei Iron and Steel Group，Cengde，Hebei，067102)
Abstract：The reason of cracks in concrete is analyzed，the relation between construction temperature and
cracks is deeply discussed，the preventing and control measures proposed out．
Key W ords：concrete；crack；reason；control
0 引言
冶金行业的许多设备都需要做混凝土结构基
础，而且大型、超大型混凝土结构较多，特别是某些
关键设备，对混凝土施工及性能要求非常高。在工
期异常紧张的条件下，如何做到基础无裂缝、满足结
构及性能要求，是冶金行业设备基础混凝土施工中
的难点。
在大体积混凝土中，控制温度应力及温度具有
重要意义。这主要是由于：在施工中混凝土经常出
现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性；在运转
过程中，温度变化对结构的应力状态具有不容忽视
的影响。在混凝土施工中，遇到的主要问题是温度
裂缝，本文对施工中混凝土裂缝的产生原因和防控
措施进行探讨。
1 裂缝的产生原因
收稿日期：2014—03—19
作者简介：光辉(1968一)，女，工程师，1993年毕业于河北广播电视
大学工业与民用建筑专业，现在河北钢铁集团承钢公司钒钛工程研
究中心从事工艺研究工作，E—mail：guanghui1968@163．corn
78
混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和
湿度的变化。由于混凝土的脆性和不均匀、结构不
合理、原材料不合格(如碱骨料反应)、模板变形、基
础不均匀沉降等，使混凝土在硬化期间水泥放出大
量水化热，内部温度不断上升，在表面产生拉应力；
在后期降温过程中，由于受到基础或老?昆凝上的约
束，又会在}昆凝土内部出现拉应力，气温的降低也会
在混凝土表面引起很大的拉应力，当这些拉应力超
出混凝土的抗裂能力时就出现裂缝。许多混凝土的
内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变
化较大或发生剧烈变化，如养护不周、时干时湿、表
面干缩形变受到内部混凝土约束，也往往导致裂缝。
混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度
的1／10左右，短期加荷时的极限拉应变只有(0．6～
1．0)X 10～，长期加荷时的极限拉应变也只有(1．2
～ 2．0)×10～。由于原材料不均匀、水灰比不稳定，
以及运输和浇筑过程中的离析现象，同一块混凝土
中的抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力
很低、易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，
河北冶金 2014年第6期
拉应力主要由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。
在混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位，如果结构内
出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担，一般设计
中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。
但是在施工中，混凝土由最高温度冷却到运转时期
的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应
力，有时温度应力可超过其他外荷载所引起的应力，
因此掌握温度应力的变化规律对混凝土裂缝的防控
尤其重要。
2 温度的控制和防止裂缝的措施
为了防止混凝土裂缝，减轻温度应力，可以从控
制温度和改善约束条件着手解决问题。
2．1 控制温度的措施 ‘
(1)改善骨料级配，用干硬性混凝土、掺混合
料、加引气剂或塑化剂等措施，以减少混凝土中的水
泥用量。
(2)拌合混凝土时，加水或用水将碎石冷却，以
降低混凝土的浇筑温度。
(3)热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇
筑层面散热。
(4)在混凝土中埋设水管，通入冷水降温。
(5)规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表
面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。
(6)施工中，长期暴露的混凝土浇筑块表面或
薄壁结构在寒冷季节应采取保温措施。
2．2 改善约束条件的措施
(1)合理分缝分块。
(2)避免基础过大起伏。
(3)合理安排施工工序，避免过大的高差和侧
面长期暴露。
此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强
养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防
止裂缝十分重要，应注意避免混凝土产生贯穿裂缝。
在混凝土的施工中，为了提高模板的周转率，往
往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高
于气温时应适当考虑延长拆模时间，以免引起混凝
土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模，在表面引起
很大的拉应力，易出现“温度冲击”现象。在混凝土
浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉
应力，此时表面温度比气温高，若拆除模板使表面温
度骤降，必然引起温度梯度，从而在混凝土表面附加
拉应力；与水化热应力迭加，再加上混凝土干缩，混
凝土表面的拉应力达到很大数值后就有发生裂缝的
危险。如果在拆除模板后及时在表面覆盖轻型保温
材料，如泡沫海棉等，对于防止混凝土表面产生过大
的拉应力具有显著的效果。
加筋对大体积昆凝土的温度应力影响很小，因
为大体积混凝土的含筋率极低，只对一般钢筋混凝
土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条
件下，钢的各项性能是稳定的，与应力状态、时间及
温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很
小，在温度变化时两者之问只发生很小的内应力。
由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7～l5倍，
当混凝土应力达到抗拉强度而开裂时，钢筋的应力
将不超过100～200 kg／cm 。因此，在混凝土中要想
利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难，但加筋后
结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深
度较小了，而且如果钢筋的直径细而间距小时，对提
高混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝土
结构的表面经常会有细而浅的裂缝，其中大多数属
于干缩裂缝，这种裂缝一般都较浅，对混凝土结构的
强度和耐久性仍有一定影响。
为保证混凝土工程质量、防止开裂、提高混凝土
的耐久性，正确使用外加剂也是减少混凝土开裂的
措施之一。例如使用减水防裂剂，在实践中取得了
较好效果。
(1)混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后产
生毛细管张力，使混凝土干缩变形，增大毛细孔径可
降低毛细管表面张力，这会使混凝土强度降低。
(2)水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，添
加减水防裂剂可使混凝土用水量减少25％。水泥
用量也是混凝土收缩率的重要因素，添加减水防裂
剂后在保持混凝土强度的条件下可减少15％水泥
用量，其体积用增加骨料用量来补充。
(3)添加减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，
减少混凝土泌水，减少沉缩变形；增大水泥浆与骨料
的粘结力，提高的混凝土抗裂性能。混凝土在收缩
时受到约束产生拉应力，当拉应力大于抗拉强度时
就会产生裂缝，减水防裂剂可有效提高混凝土的抗
拉强度和抗裂性能。
(4)增添外加剂使混凝土的和易性好，表面易
摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩。很
多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，
比单纯依靠改善外部条件更