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1、10-7混凝土裂缝的形成和控制混凝土结构物的裂缝可分为微观裂和宏观裂缝。微观裂缝是指那些肉眼看不见的裂缝，主要有三种，一是件料与水泥石粘合面上的裂健，称为粘若裂健;二是水泥石中自身的裂缝,称为水泥石裂缝：三是骨科本身的裂缝,称为骨料裂缝,微观裂缝在混凝土结构中的分布是不规则、不贯通的.反之，肉眼看得见的裂缝称为宏观裂缝，这类裂缝的范围一股不小于005mm.,宏观裂缝是微观裂缝扩展而来的。因此在混凝土结构中裂缝是绝对存在的，只是应将其控制在符合规范要求范困内，以不致发展到有击裂缝。10-7-1混凝土裂缝产生的主要原因混凝土结构的宏观裂缝产生的原因主要有三种，一是由外荷载引起的，这是发生最为普遍的
2、一种情况，即按常规计算的主要应力引起的：二是结构次应力引起的裂这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的：三是变形应力引起的裂缝,这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形，当变形受到约束时便产生应力，当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。当混凝土结构物产生变形时，在结构的内部、结构与结构之间，都会受到相互影响、相互制约，这种现象称为约束。当混凝上结构截面较厚时，其内部温度和湿度分布不均匀，引起内部不同部位的变形相约束，这样的约束称之为内约束：当一个结构物的变形受到其他结构的阻碍所受到的约束称为外约束。外约束又可分为自由体、全约束和弹性约束。建筑工程中的大体积混殴土结构所
3、承受的变形，生要是因温差和收缩而产生的。建筑工程中的大体积混凝土结构中，由于结构械面大，水泥用量多，水泥水化所择放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成了温度梯度，使混凝土内部产去压应力，表面产生拉应力，表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的.贯通裂缝是由丁大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的
4、贯通整个截面的裂健。这两种裂缝不同程度上，都属有宙裂缝，高强度的混凝土早期收缩较大，这是由于高强混凝土中以3O%6O%矿物细掺合料替代水泥，高效减水剂掺量为胶凝材料总量的1.%2%,水胶比为0.25).4(),改善了混凝土的微观结构，给高强混凝土带来许多优良特性，但其负面效应最突出的是混凝十.收缩裂缝几率增多.高强混凝土的收缩,主要是干燥收缩、温度收缩、塑性收缩、化学收缩和自收缩。混凝土初现裂触的时间可以作为判断裂纹原因的参考：型性收缩裂纹大约在浇筑后几小时到十儿小时出现；温度收缩裂纹大约在浇筑后2到IOd出现：自收缩主要发生在混凝土凝结硬化后的几天到几十天：干燥收缩裂纹出现在接近1年龄期内。
5、干燥收缩：当混凝土在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水时，就会产生干缩，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干缩率也低。鳖性收缩：型性收缩发生在混凝土酸化前的鳖性阶段。高强混凝土的水胶比低，自由水分少，矿物细掺合料时水有更高的敏感性，强混凝土基本不泌水,表面失水更快，所以高强混凝土塑性收缩比普通混凝土更容易产生。自收缩：密闭的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低，称为自干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压，因而引起混凝上的自收缩。高强混凝土由于水股比低，早期强度较快的发展，会使自由水消耗快，致使孔体系中相对湿度低于80%,而离强混凝土结构较密实，外界水很难渗人补充，导致
6、混凝土产生臼收缩。高强混凝上的总收缩中，干缩和自收缩几乎相等，水胶比越低，自收缩所占比例越大。与普通混凝土完全不同，普通混凝土以干缩为主，而高强混凝上以自收缩为主.温度收缩：对于强度要求较高的混凝土，水泥用量相对较多，水化热大，温升速率也较大，-殷可达35-40C,加上初始温度可使最高温度超过7080C一般混凝土的热膨胀系数为IOXIOVC,当温度下降2025tC时造成的冷缩量为225X1(T4,而混凝土的极限拉伸值只有1.1.5X0因而冷缩常引起混凝土开裂，化学收缩：水泥水化后，固相体积增加，但水泥-水体系的绝对体积则减小,形成许多毛细孔缝，高强混凝土水胶比小，外掺矿物细掺合料，水化程度受到
7、制约，故高强混凝土的化学收缩量小于普通混凝土。当混凝土发生收缩并受到外部或内部约束时，就会产生拉应力，并有可能引起开裂。对于高强混凝土虽然有较高的抗拉强度，可是弹性模量也高，在相同收缩变形下，会引起较尚的拉应力，而由于高强混凝土的徐变能力低，应力松弛量较小，所以抗裂性能差。10-7-2大体积混凝土裂缝控制的计算10-7-2-1大体积混凝土温度计算公式1 .最大绝热温升(二式取其一)(1) Th=(mi-k-F)Q/cP(2) Ti,=nkQcP(I-em)(10-43)式中Th一一混凝土最大绝热温升(七)：me-混凝土中水泥(包括膨胀剂)用量kgm);F混凝土活性掺合料用量(kgm3);K掺合
8、料折减系数“粉煤灰取O.25O3O:Q水泥28d水化热(kJkg)查表10-81：不同品种强度等级水泥的水化热表1081水汜品种水泥强度等级水化热Q(kJ,kg)3d7d28d硅酸盐水泥42.531435437532.5250271334矿渣水泥32.5180256334c混凝土比热、取0.97U/(kgK)；P混凝十.密度、24(X)(kgn);c一为常数，取2.718：t一一混凝土的龄期(d)；in系数、随浇筑温度改变.查表10-82.系数m表10-82浇筑温度(CI5I1.o1.1.5I20I25I30|m(Vd)0.295!0.33(34t)0.36240.4062 .混凝土中心计算温
9、度T1.it=Tj+Th*It)式中T1.1.一一t龄期混凝土中心计算温度(七)：Tj混凝土浇筑温度(C):.一一t龄期降温系数、查表10-83。降温系数，表10-83浇筑层厚度(m)龄期t369121518212427301.00.A60.290.170.090.050.030.011.250.420.310.190.110.070.040.031.500.490.460.380.290.210.150.120.080.050.042.500.650.620.570.480.380.290.230.190.160.153.000.680.670.630.570.450360.300.250.
10、210.194.000.740.730.720.650.550.460.370.300.250.243 .混凝土表层(表面下50100mm处)温度I)保温材料厚度(或蓄水养护深度)6=0.5力八(T2-Tq)K1.A(Tmia-T2)(10-45)式中一一保温材料厚度(m)：，1.一一所选保温材料导热系数W/(mK)杳表10-84；几种保温材料导热系数表10-84材料名称密度kgm,)导热系数、W(mK)材料名称密度(kgm)导热系数W(m1纯粹由容易透风的材料组成:草袋、稻电板、锯末、眇子)2.63.02小玲透风材料组成.但在混凝土面层上再铺一层不透风材料2.02.33在易通风保温材料上铺一
11、层不易透风材料1.61.94在易透风保温材料上下各铺一层不易透风材料1.31.55纯粹由不易透风材料组成():油布、帆布、棉麻也、胶合板1.31.5注：1.K1.值为一股刮风情况(风速结构位置25m):2.1.值为利大风情况。2)如采用蓄水养护，蓄水养护深度h,=A-M(TmM-T2)Kt,、/。007)+0.28，儿Q)(10-46)式中hw养护水深度(in)：X一一混凝土维持到指定温度的延续时间，即落水养护时间（三）；M一一混凝土结构表面系数1.m),M=FV:F-与大气接触的表面枳(m2);V混凝土体枳(m):TgX-T2般取2025CC)；Kb传热系数修正值；700折算系数kJ(m1.
12、K)|：4w水的导热系数，取O.58W(mK)3)混凝土表面模板及保温层的传热系数=ii+q(10-47)式中B一混凝土表面模板及保温层等的传热系数W/(m2K)；Si一备保温材料厚度(m)；r一一各保温材料导热系W(mK)：Bq空气层的传热系数，取23W(112K)4)混凝土虚厚度h,=k(10-48)式中h一混凝土虚厚度(m)：k折减系数，取2/3；混凝土导热系数，取2.33W(mK)5)混凝土计笄厚度H=h-2h(10-49)式中H一一混凝土计算厚度(m)：h混凝土实际厚度=Tq+4*(H-h)T1,-TqMH1.(10-50)式中T21,一一混凝土表面温度CC)；Tq施工期大气平均温度
13、(C):h,混凝土虚厚度(m)；H一一混凝土计算厚度(m)；T1i,一一混凝土中心温度(C).4.混凝上内平均温度Tm(I)TI(!)-FT2(t)J/2(10-51)10-7-2-2应力计:公式1 .地基约束系数(I)维纯地战阻力系数C(Nmm,),杳附表1386单纯地基阻力系数GI(NAnnP)表10-86土质名称承致力kNm2)G1.推荐假软粘土MM5O0.01403砂艇粘土250-4000.03-0.06坚硬拈土500-8000.06).10风化岩石和低强度素混凝土5000-100000.6)-1.(X)C1.O以上配筋混凝土5000-100001.oO-1.50(2)桩的阻力系数式中
14、Cx2桩的阻力系数Nmrn,):Q一一桩产生单位位移所需水平力(N/mm)：当桩与结构较按时Q=2EI(K11D(4EI)m当桩与结构固接时Q=4EIK11D(4ED严E桩混凝土的弹性模量(NZinm2)：I一一桩的惯性矩(mm4)：Kn地基水平侧移刚度，取IXIoq(Nmn);D桩的直径或边长(mm)：F一每根桩分担的地基面积mm-).(3)大体积混凝土瞬时弹性模室E”,=Eo(I-e)(1(53)式中E.,一一龄期混凝土弹性模量(NZmm2)5Eo一一28d混凝土弹性模量(Nrnnr),查附表10-87：混凝土常用数据衣10-87强度等级弹性模IftE(XK)4NZmm2)强度标准值NZm
15、m-强度设计值NZmnr轴心抗压人轨拉瓜轴心抗压/抗拉工C751.4550.753.70.55CIO1.756.70.9050.65C152.20101.207.50.9()C202.5513.51.50101.10C252.80171.7512.51.30C303.00202.00151.50C353.1523.52.2517.51.65C403.25272.4519.51.80C453.3529.52.6021.51.90C503.45322.7523.52.00C553.55342.85252.10CM3.6()362.9526.52.20c一一常数，取2.718：t龄期(d)o(4)地
16、基约束系数=(Cx+Cx2)/hE1.1.,(10-54)式中.I龄期地基约束系数(1/mm)：h混凝土实际厚度(mm)；C一一单纯地基阻力系数(Nmmj),查表10-86；Cx2班的阻力系数NZmm1)；EE一t龄期混凝土弹性模量(Nftnm2).2 .混凝十.干缩率和收缩当量温差(1)混凝上干缩率y“，=$%(1.-e-00h)M1M2-Mio(10-55)式中1.1.1.t龄期混凝土干缩率：e%一一标准状态卜混凝土极限收缩值，取3.2410-*：MiMi-Mio各修正系数，查表10-88修正系数Mi-Mio表10-88水泥品种M1.水泥细度cm2g)M2骨料品种M3WCM4水泥浆ffi(
17、%)M5普通水泥1.oo15000.92花岗岩1.oo0.20.65150.90丁渣水泥1.25200.93玄武岩1.00030.85201.OO快硬水泥1.1230001.0()石灰岩1.000.11.()0251.20低热水泥1.104(XX)1.13砾岩I.(X)0.51.21301.45石灰矿渣水泥1.(X)50001.35无粗骨料I.(K)0.61.42351.75火山灰水耙1.OO60001.68石英岩0.800.71.62402.10抗改酸盐水泥0.7870002.05白云岩0.950.81.80452.55风土，(泥0.528(XX)2.42砂岩0.90503.03初期养护时值
18、(d)M6相对温度W(%)r1.TF操作方法M9配筋车EFJ&RMIO121.11251.25O0.54机械振揭1.000.001.0031.09301.180.10.76人r娘褐1.100.050.8641.07401.100.21.(X)蒸汽养护0.850.100.7651.04501.OO0.31.03高压至处理0.540.150.6871.00600.880.41.200.200.61IO0.96700.770.51.310.250.5514-180.93800.700.61.4040位)0.93900.540.71.43Z900.930.81.44注；1.一底板混凝土板面周K；F一底
19、板混凝土枝面面积；Ej.F1.削筋的弹性模盘、一面积:Eh,Fb一一混凝土弹性模量、截面机（2）收缩当量温差T.11=11）（10-56）式中Tyi.-t龄期混凝上收缩当量温差（。；a一一混凝土线膨胀系数，1X1OS（ird3 .结构计克湿差（一般3d划分一区段）Ti=TmTy（i*3-Ty（10-57）式中Ti一一i区段结构计算温差（P）；m,i一-i区段平均湿度起始值（T）;Tmd小一一i区段平均温度终止值（C）：T,i,一一i区段收缩当员温差终止值（P）:Ty.一i区段收缩当量温差始始值（S4,各区段拉应力iEiaTiS?|1.-1.ch（瓦1.2）式中i区段混凝土内拉应力（Nm11）;
20、E,一一i区段平均弹性模量（N/mnr）：S?一一i区段平均应力松弛系数，查表10-89；松弛系数S（D表10-89龄期i(d)36912151821242730s.()0.570.520.480.440.410.3860.3680.3520.3390.327A一一i区段平均地基约束系数:1.混凝土最大尺寸:ch双曲余弦函数。5 .到指定期混凝土内最大应力5nax=（1.f10-59）Z-I式中OmM一到指定期混凝土内最大应力（Wmnf）:V泊桑比，取05.6 .安全系数式中K一一大体积混凝土抗裂安全系数，应21.15；一一到指定期混凝土抗拉强度设计值(N/mnf),查表10-8710-7-2
21、-3平均整浇长度(伸缩缓间距)1 .混凝土极限拉伸值ep=7.5f,(0-f-pd)IO4(Int1.n2)(1.(61.)式中P一一混凝土极限拉伸值：ft一一混凝土抗拉强度设计值Nm11r):U配舫率(%),M=Fod一钢筋直径(mm)；In-一以C为底的对数：(一一指定期龄期(d)；F钢筋技面积(m2)；FC-混凝土截面枳(n).2 .平均整浇长度(伸缩缝间距)1.eJ=1.5,E(t)CtarchI4TI/(I4TI-1cpI)(162)式中Up)一一平均整浇长度(伸缩缝间距)(mm)；h一混凝土厚度(mm)：E,一一指定时刻混凝土弹性模量(NZmm2)iCX地基阻力系数(Nmn*),C
22、1=Cd+Cx2:arch反双曲余弦函数；T指定时刻的累计结构计算温差(C)。10-7-3大体积混凝土控制温度和收缩裂缝的技术措施为了有效地控制有害裂的出现和发展，必须从控制混凝十的水化升温、延缓降温速率、减小混凝上收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑，结合实际采取措施。10-7-3-1降低水泥水化热和变形1.选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土，如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质睢酸盐水泥、粉煤灰水泥、发合水泥等。2,充分利用混凝土的后期强度,诚少每立方米混凝土中水泥用量。根据成验每增减Iokg水泥，其水化热将使混凝土的温度相应升降3 .使用粗骨科，尽量选用粒径
23、较大、级配良好的粗细骨料；控制砂丁含泥fi：掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂、缓凝剂，改善和易性、降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水化热的H的。4 .在基础内部预埋冷却水管，通入循环冷却水，强制降低混凝土水化热温度.5 .在厚大无筋或少筋的大体枳混凝土中，掺加总量不超过20%的大石块，减少混凝土的用量，以达到节省水泥和降低水化热的目的。6 .在拌合混凝上时，还可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力。7 .改善配筋。为了保证每个浇筑层上下均有温度筋，可建议设计人员将分布筋做适当调整。温度筋宜分布细密，一般用力8钢筋，双向配筋，间距15cm.这样可以增强
24、抵抗温度应力的能力。上层钢筋的绑扎，应在浇筑完下层混凝土之后进行.（8）设置后浇缝。当大体积混凝土平面尺寸过大时，可.以适当设置后浇缝，以减小外应力和温度应力：同时也有利于散热，降低混凝土的内部温度。10-7-3-2降低混凝土湿度差I.选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热天气浇筑混凝土，史季可采用低温水或冰水搅拌混凝土，可对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷，或对骨料进行覆盖或设置遮阳装置避免日光直晒，运输工具如具备条件也应搭设避阳设施,以降低混凝土拌合物的入模温度.8 .掺加相应的级凝型减水剂，如木质素磺酸钙等。9 .在混履土入模时，采取措施改善和加强模内的通风，加速模内热员的散发。10-
25、7-3-3加逑施工中的温度控制1 .在混凝土浇筑之后，做好混凝上的保温保湿养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性，减低温度应力，S季应注意避免曝晒，注意保湿，冬期应采取措施保温置养，以免发生急剧的温度梯度发生。2 .采取长时间的养护，规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。3 .加强测温和温度监测与管理，实行信息化控制，随时控制混凝土内的温度变化，内外温差控制在25C以内，基面温差和基底面温差均控制在20以内，及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度不至过大，以有效控制有害裂的出现。4 .合理安排施工程序，控制混凝土在浇筑过程中均匀上升，避免混凝土并合物堆积
26、过大高差。在结构完成后及时回填.避免K恻面长期暴露。10-7-3-4改善约束条件，削减温度应力1 .采取分丛或分块浇筑大体积混凝土，合理设置水平或垂直施工缝，或在适当的位置设置施工后浇带，以放松约束程度，减少每次浇筑长度的蓄热量,防止水化热的积聚，减少温度应力。2 .对大体积混凝土基础与岩石地基，或基础与厚大的混凝十.垫所之间设置滑动层，如采用平面浇沥青胶铺眇、或刷热沥青或铺卷材，在垂直面、键槽部位设置缓冲层，如铺设3050mm厚沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料，以消除嵌固作用，释放约束应力。10-7-3-5提高混次土的极限拉伸强度1 .选择良好级配的粗计料，严格控制或含泥量，加强混凝土的振捣，提
27、高混凝土密实度和抗拉强度，诚小收缩变形，保证施工版量。2 .采取二次投料法，二次振捣法，浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。3 .在大体积混凝土基研!内设置必要的温度配筋,在截面突变和转折处，底、顶板与墙转折处，孔洞转角及周边，增加斜向构造配筋，以改善应力集中，防止裂缝的出现。施工现场安全施工注意事项：1，施工人员进入施工现场前，必须要进行施工安全、消防知识的教育和考核工作，对考核不合格的职工，禁止进入施工现场参加施工。2,进入施工现场必须戴好安全帽，系好帽带，并正确使用个人劳动防护用品.3、严格执行操作规程，不得违章指挥和违章作业，对违章作业的
28、指令有权拒绝并有责任制止他人违章作业.4、施工作业时必须正确穿戴个人防护用品，进入瓶工现场必须戴安全帽。不许私自用火，严禁酒后操作。5、穿拖鞋、高跟鞋、赤脚或赤脚不准进入施工现场.6、穿硬底鞋不得进行登高作业。7、在高空、钢筋、结构上作业时，一定要穿防滑鞋.8、现场用电,一定要有专人管理，同时设专用配电箱，严禁乱接乱拉，采取用电挂牌制度,尤其杜绝违章作业，防止人身、线路，设备事故的发生。9、电钻、电锤、电焊机等电动机具用电、配电箱必须要有漏电保护装置和良好的接地保护地线，所有电动机具和线缆必须定期检杳,保证绝缘良好，使用电动机具时应穿绝缘鞋，戴绝缘手套。10、工地施工照明用电，必须使用36伏以
29、下安全电压,所有电器机具在不使用时，必须随时切断电源,防止烧坏设备.11、在用喷灯、电焊机以及必要生火的地方，要填写用火申请登记和设专人看管，随带消防器材等，保证消防措施的落实。施焊时，特别注意检杳下方有无易燃物，并做好相应的防护，用完后要检查，确认无火后再离开.12、未经安全教育培训合格不得上周，非操作者严禁进入危险区域：特种作业必须持特种作业资格证上岗。13、凡2m以上的高处作业无安全设施,必须系好安全带：安全带必须先挂牢后再作业。14、高处作业材料和工具等物件不得上抛卜.掷.15、从事高空作业人员要定期体验。凡患有高血压、心脏病、贫血症、胸痫病以及不适于尚空作业的人员，不得从事高空作业。
