对水库大坝混凝土开裂因素的探讨
长沙某水库大坝大体积混凝土裂缝原因分析及处理措施
长沙某水库大坝大体积混凝土裂缝原因分析及处理措施发布时间：2021-06-28T11:38:59.863Z 来源：《工程管理前沿》2021年7卷5期作者：徐伟[导读] 某水库大坝大体积混凝土在施工过程中，出现较多裂缝，徐伟身份证号：42092219831213****摘要：某水库大坝大体积混凝土在施工过程中，出现较多裂缝，裂缝形态多样，有表面裂缝、浅层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝，结合现场施工实际情况，对产生裂缝进行分析，并提出具体措施建议，为后续类似工程提供参考。
关键字：大体积混凝土；重力坝；混凝土裂缝一、工程概况水库位于长沙市境内，是一座以灌溉为主，兼作县城备用水源的综合性水利工程。
本工程为Ⅲ等中型工程，水库正常蓄水位139.0m，相应库容3115万m3；校核洪水位139.27m，总库容3160万m3。
工程主坝为埋石混凝土重力坝，最大坝高60.5m，大坝边坡最大开挖高度75.0m，坝顶高程140.5m，宽8.5m。
左、右岸非溢流坝长分别为182.75m、135.6m，中间溢流坝段长20.0m，溢流堰堰顶高程136.0m，共设2孔4.5m×3.0m（宽×高）表孔泄流，通过工作闸门控制泄洪，采用底流消能方式。
二、大体积混凝土重力坝的设计施工方案1、大坝混凝土设计分区本工程拦河主坝坝轴线为折线布置，由溢流坝、右岸非溢流坝、左岸非溢流坝等建筑物组成，大体积混凝土重力坝坝轴线长338.35m，共分为16个坝段，其中1～9#坝段、11～16#坝段为非溢流坝段，10#坝段为溢流坝段并接消力池与下游河道。
坝体材料采用标号R90150埋石混凝土，埋石率20%，坝体上游面、基础建基面以上2.0m厚混凝土采用标号R28200混凝土，溢流坝、消力池表面采用标号R28300混凝土，消力池除面层R28300混凝土外其余部位采用标号R28200混凝土，闸墩及导墙采用标号R28250混凝土。
2、混凝土配合比坝体埋石混凝土，标号C15W4F100，水泥（PO42.5）221kg，砂566kg，碎石1386kg，水145kg，粉煤灰74 kg，减水剂5.9 kg，引气剂2.07 kg。
水利工程混凝土裂缝产生的原因及防治措施
水利工程混凝土裂缝产生的原因及防治措施摘要：水利工程是一项重要的民生工程，人们生产、生活和工作的开展都与水利工程息息相关。
在水利工程建设中，一旦其中任何一个环节出现问题，都将影响整个工程项目的建设质量。
混凝土裂缝作为水利工程施工环节的常见质量问题，为尽可能避免裂缝问题的出现，就需要明确导致裂缝产生的原因，以此来制定针对性的防控措施。
鉴于此，本文立足于混凝土裂缝带来的危害，围绕问题成因以及防治策略展开如下探讨。
关键词：水利工程；混凝土；裂缝；原因；防治措施1.混凝土裂缝带来的危害一旦在水利工程结构中出现裂缝，在很大程度上都会引起渗漏问题，致使水渗入到混凝土结构内部，导致裂缝进一步扩大，严重威胁整个水利工程的安全性。
如果混凝土结构表面出现裂缝，就会使空气中的二氧化碳渗入其中，当二氧化碳和水化物发生反应后，最终将形成碳酸钙。
由于水利工程处在潮湿的环境中，因此，在这种环境下产生碳化作用的几率更高，最终将会影响整个混凝土结构的质量。
无论是从当前还是长远角度来看，混凝土结构裂缝都将对水利工程结构稳定性和强度造成不良影响，不利于水利项目的发展运营[1]。
对此，应该加强日常巡检工作，以便能够及时发现问题，解决问题，同时，还需要做好裂缝问题的防范工作，以便能够尽可能减少这类问题的出现。
2.混凝土裂缝的类型2.1塑性收缩裂缝混凝土结构的塑性变形会聚集裂缝，主要是因为在结束混凝土浇筑工作之后，没有对其进行科学养护，导致混凝土结构中的水分快速蒸发，最终使混凝土体积缩小。
或者选用了收缩率较大的水泥，又或者水泥使用量超出了标准要求，这些都会使混凝土结构出现塑性收缩。
2.2沉降裂缝这类裂缝问题的出现，主要是因为结构地基压实不达标、没有进行相应的加固处理或者回填不当而引起了地基不均匀沉降问题。
从外观上来看，沉降裂缝主要表现为深进或者贯穿型，通常和地面呈垂直状态。
基础的沉降裂缝对结构的承载力影响较大，对此，必须通过对裂缝进行评估，结合评估结果制定针对性的处理方案。
农村水库中混凝土裂缝的成因及处理措施
农村水库中混凝土裂缝的成因及处理措施一、水库工程中较为常见的裂缝形式及分析1. 温度裂缝。
在大体积混凝土表面或温差变化较大的地区的混凝土结构中常出现温度裂缝[2]。
温度裂缝的表现形式没有一定的规律，一般是走向通常没有规律，混凝土建筑结构中间部分出现较密，多发生在施工期间或工程竣工一段时间后。
裂缝的宽度大小不一，受温度变化的影响较为明显，冬季出现的裂缝较宽，夏季较窄。
高温度膨胀所导致的混凝土温度裂缝通常中间部分粗，两端较细，而冷缩裂缝的粗细区别不明显。
温度裂缝的出现会引起钢筋材料的腐蚀，混凝土容易发生碳化，从而降低混凝土的抗冻融、抗疲劳以及抗渗力度等功能。
2. 干缩裂缝。
干缩裂缝多出现在混凝土结构施工和养护之后的阶段形成。
由于水泥砂浆中的水分蒸发会产生干缩现象，并且这种收缩是直向不可逆的，因此，由于水分蒸发所导致的收缩裂缝程度也是不一的。
干缩裂缝的形式表现为：表面性的平行线状或网状浅细裂缝。
大体积施工的混凝土结构干缩裂缝较为常见，较薄的梁板中多是短向分布。
混凝土干缩主要和混凝土的材料比例有关，如水灰比、水泥的成分、水及水泥的用量以及材料的质量和性质等原因形成的。
干缩裂缝是不容忽视的，由于是存在于大面积的混凝土结构当中，对水库各个建筑的牢固性能影响甚大。
3. 沉陷裂缝。
由于建筑结构地基土质不匀、松软，地基填土不实或浸水而形成的不均匀沉陷常造成沉陷裂缝。
沉陷裂缝在冬季施工中容易出现，冬季地基存在大量的冻土，模板支撑在冻土上，冻土化冻后地表产生不同程度的沉降，致使覆盖其上的混凝土结构产生裂缝。
这种裂缝多为深进或贯穿性裂缝，走向于地基的沉降有关，往往存在一定的错位，裂缝的宽度与沉降量成正比。
地基变形的大小与时间直接影响混凝土的沉降面积，大小和时间。
待地基变形趋于稳定后，混凝土也便会趋于稳定，因此，混凝土的沉降跟地基的变形沉降是同步的。
4. 塑性收缩裂缝。
塑性收缩裂缝是在混凝土凝结之前，混凝土表面失水较快产生的结构收缩。
水库大坝混凝土裂缝成因分析及控制对策
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工程 技 术
水库大坝混凝土裂缝成 因分析及控制对策
叶祥 君
（ 州省 兴 义 市水 利 局 ， 州 兴 义 ５ ２０ ） 贵 贵 ６ ４ ０
摘 要： 大坝 钢筋混 凝土 产 生裂缝 的 因素 有很 多， 引起 只有根 据 工程 的特 点 ， 行科 学设计 ， 严格按 照技 术规程 要 点进行 施工 ， 进 并 从裂 缝产 生的源 头加 以控 制， 同时加 强新技 术 、 工 艺的研 究和应 用， 能控制坝体 混 凝土 裂缝 。本 文将在 大 坝钢 筋混凝 土防 裂施 工的措 新 定一Fra bibliotek８ ４一
中国新技术新产品
施 和 方 法 上 进 行 了探 讨 。 关键词 ： 水库 大坝 ； 混凝 土裂缝 ； 因分析 成
低 发热量 的水泥 （ 掺混合材水 泥） 和采用 较低水 免选 用指标超 常 的碱 骨料 。 １混凝土裂缝 的类 型和成 因分 析 泥量 的配合 比。 但在设计 强度较 高的大体积混 １ ． １混凝土收缩裂 缝 ３ ． 体 混凝 土 要 分段 浇筑 并 接缝设 置 ３坝 混 凝土 随温度 和湿度 的变 化要 产生 热胀 凝 土工程 中 ， 既要 求水 泥具 有高 活性 ， 则 亦希 要点 冷缩 、 湿胀干 缩的 现象 ， 当收缩 变形 受 到约束 望水 泥是 低发 热（ 发热） ， 掺有 高磨 细度 缓 的 其 坝体 混凝 土须按 照分 段（ 分块） 分层施 工 ， 时则构件将产 生拉应力和拉应变 ， 变值超 矿渣 粉 的高强 矿渣硅 酸盐 水泥 多可具 有 这种 按适 当 的间隔时 间依序 分块浇 筑； 拉应 通过缩 短块 同时选择干缩性能较 好的水 泥也 是控制 长 以减 小基底 对块体变形 的约束力 ，
混凝土大坝裂缝成因分析与防治措施研究
理论研究Li Lun Yan Jiu摘要：文章在对混凝土大坝施工和使用中常见的裂缝类型和原因进行分析之后，针对性地提出了相应的裂缝防治措施，同时对其表面保护方法进行介绍，以供参考。
关键词：混凝土大坝；裂缝；防治1引言混凝土大坝不仅体积比较庞大，而且还具有较为复杂的结构和施工工艺，容易在设计和施工等环节中出现问题而导致出现大坝裂缝现象，而此问题不仅会对大坝整体强度和耐久性造成危害，而且还会早出现渗漏为题时影响其正常功能的发挥，同时也缩短其使用寿命。
这就需要结合引起大坝裂缝的原因采取相应的防治措施。
2混凝土大坝裂缝的种类及成因2.1水化热因素混凝土大坝施工中，由于混凝土浇筑完成之后，其中的水泥会遇水发生水化反应并释放大量的热量，但是由于混凝土具有较差的导热性能，导致这部分热量在混凝土内部急剧而导致其内部温度的不断升高。
然后由于混凝土表面的热量散失比较快，这就会导致出现较大的内外温差现象，因此就会在内部压应力和外部拉应力的影响下而在超出混凝土的抗拉强度或极限拉伸值时出现裂缝问题。
2.2环境温度因素混凝土浇筑完成之后，受到环境温度的影响以及混凝土自身的热胀冷缩性能，在出现昼夜温差较大或温度急剧变化时就会导致表层混凝土出现收缩现象，但是在下层混凝土的约束下而产生温度应力，如果此应力超过混凝土的抗拉强度则会导致裂缝问题。
2.3混凝土干缩因素混凝土浇筑完成之后的养护阶段是一直保持其表面湿润的，但是在强度达到要求并拆模之后，会增加混凝土表面水分的散失速度，但是由于其内部水分散失较慢，其内部不均匀的湿度变化就会引起干缩应力，同时也可能会导致干缩裂缝的出现。
2.4荷载因素混凝土浇筑之后如果在承受各种不同类型的荷载时产生内力弯矩并导致此弯矩所形成的拉应力超过混凝土的抗拉强度，这就会导致垂直于构件纵轴的裂缝的出现。
此外，在荷载作用下出现剪应力时，也容易在与纵轴成45°夹角的方向上产生较大的主拉应力，如果超出其承受极限，则可能会导致斜向裂缝的出现以及发展和延伸。
水利工程混凝土裂缝产生的原因及防治措施
水利工程混凝土裂缝产生的原因及防治措施摘要：作为水利工程中必不可少的材料，混凝土发挥着巨大的作用，其施工技术也相对完善。
但由于混凝土材料本身的特征，使其容易出现裂缝问题，这不仅影响混凝土自身结构，还关乎水利工程的结构完整性与稳定性，甚至威胁周围居民的人身安全。
因此，加强水利工程混凝土裂缝防治十分重要。
关键词：水利工程；混凝土裂缝；原因；防治1水利施工中混凝土裂缝产生的原因1.1施工材料质量和配比问题在水利工程实际施工过程中，会应用到大量的水泥、砂石来进行配比成一定比例的混凝土，原来的质量以及配比直接决定了混凝土的质量。
如果采用了不符合国家以及设计要求的原材料，那么就无法保障混凝土的强度符合水利工程的实际要求，但是如果原材料的质量符合要求，但是不合理的原材料配比，同样也会影响混凝土的质量，如果水泥量过大会导致强度以及骨料的种类不合理，原材料的质量以及配比都会导致混凝土裂缝的产生。
在实际工程中一定要严格保守材料的质量关，然后经过严格的配比，科学合理地确定原材料的比例，为水利工程的质量提供保障。
1.2施工技术问题水利施工中混凝土裂缝产生的原因有很多种，施工技术是其中非常重要的原因之一。
目前很多施工单位忽视了专业人才的重要性，而且在实际施工过程中没有及时对施工人员进行专业培训，很多施工员工的专业技术较差。
施工技术在实际施工过程中的混凝土搅拌、振捣操作的技术以及方法有问题，会影响混凝土的整体质量，导致混凝土裂缝的产生。
因此，施工单位一定要加强对于施工人员施工技术的培训以及专业人才的招聘，不断提升施工人员的专业素养。
1.3忽视了后期的防护目前很多施工企业为了更好地避免混凝土裂缝的产生，把重点都放在了前期原材料的筛选以及技术的升级，但是忽视了对于工程后期的养护，缺乏科学合理的后期防护以及修缮方案，在一定程度上导致混凝土裂缝进一步扩大，导致出现漏水、渗水现象。
为了更好地延长水利工程的寿命，减少裂缝问题对于工程质量的影响，必须要加强对于后期养护的重视程度，加强对于水利工程的观察以及维护，根据工程的实际情况制定出科学合理的后期维护方案。
浅析水利施工中的混凝土裂缝产生的原因和防治措施
浅析水利施工中的混凝土裂缝产生的原因和防治措施水利工程是我国的基础性建设工程，它的施工质量是保障工程的顺利实施和人们生命财产安全的重要方面，重要性可见一斑。
在实际的工程建设中，不可避免的会出现这样或那样的安全问题，混凝土裂缝就是其中之一。
文章分析了水利工程施工中混凝土裂缝出现的原因，并提出了相应的防治措施，希望为水利施工工程质量的有效提高献计献策。
标签：水利施工；混凝土裂缝；原因分析；防治措施引言在水利工程的施工过程中，混凝土裂缝是比较容易发生的，为了使得工程能够达到预期的效果，工程的关键点应放在及时的处理和解决上。
一项水利工程能否达到要求，与混凝土裂缝的出现有着千丝万缕的联系。
如果混凝土裂缝产生却并未得到应有的重视，导致问题一再的延误而得不到解决，除了水利工程建设的质量不能保证外，更为严重的会使人民群众的生命财产受到威胁。
在科学技术不断发展的背景下，有关部门逐渐对水利建设中的混凝土裂缝问题给予关注，可以说情况得到了明显的改观，很多问题得到了相应的解决。
但随着建设水平的不断深化，人们对施工质量要求的逐步加强，混凝土裂缝问题有了新的变化。
所以，还要不断针对水利施工中混凝土裂缝的原因进行深入的思考和研究，以便达到最佳的施工状态，最大限度的保障施工质量。
1 水利工程的主要施工特征对水资源进行合理调配、促进地区水资源的有效利用是水利施工工程主要的应用功能。
水利工程的工期和形式決定了其有别于其他的建筑工程。
应该说水利工程在促进地区水资源的有效合理利用上所发挥的作用是不容小觑的，但随之而来的问题也是不可忽视的。
从工程的工期和工程建筑特点的方面来看，建设规模较大、工期长、人力物力投入大、工程技术使用范围广而复杂是水利施工的重要特点。
而在这些特点中，规模大、工期长就会大大增加工程质量问题的发生几率，混凝土裂缝就是一个较为突出的问题。
正因为水利工程在施工安全要求上较为严格和施工环境具有一定的特殊性，工程施工中比较容易出现的问题是混凝土的使用和质量问题。
水利工程砼裂缝原因分析及预防研究
水利工程砼裂缝原因分析及预防研究水利工程中的混凝土结构是重要的结构体系之一，然而，长期使用后，发现混凝土表面产生了破裂现象，这是一个非常常见的问题。
这些裂缝的存在影响了混凝土的强度和稳定性，可能导致水利工程的破坏。
因此，了解混凝土破裂的原因并采取适当的措施是非常必要的。
一、混凝土结构破裂的原因1、内部应力超载在混凝土中，应力的分布并不是均匀的，某些区域的应力会比其他区域高，因此，这些地方会更容易产生破裂。
例如：缩短、伸长等。
有时，混凝土本身的强度也会是引起这种超载的原因。
2、变形不充分混凝土在硬化过程中会发生收缩，有时候，混凝土在初始阶段就产生了一些微小的裂缝。
但这并不代表着混凝土不够坚实，因为这些裂缝很快就会被自身的强度自我修复。
如果混凝土中的变形不充分，或施工不规范，会导致混凝土内部出现过多的裂缝。
3、材料质量问题混凝土的原材料、添加剂等质量差异都可能导致破裂现象。
在砼浇筑时，如果掺入了过多的水，混凝土的强度会大大降低，大量裂缝也会随之出现。
二、预防混凝土破裂的措施1、施工前期准备工作如选择合适的材料和施工技术，保证混凝土浇筑过程中的均匀性和稳定性。
此外，水利工程施工时也应注意避免在混凝土中添加过多的水分。
2、浇筑时注意细节施工中应注意浇筑过程，保证混凝土内部充分均匀，避免出现任何的过程浇注中断。
如果出现破裂现象，应通过签单、铁丝网、编织袋、龙骨等成型材料来避免破裂现象的产生。
3、保养混凝土对于已经建成的混凝土构件，需要注意保养。
水储藏工程中大体积混凝土的保养过程也应该充分。
总之，在设计、施工及保养中，都应该注意混凝土破裂的问题，尽可能的避免其产生，以保证水利工程的安全和稳定。
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对水库大坝混凝土开裂因素的探讨摘要: 大坝混凝土开裂会使水库大坝的使用寿命降低及大坝安全运行受到威胁，本文主要是对引起大坝混凝土开裂的因素进行分析，并结合存在的问题作进一步的探讨。
关键词: 大坝混凝土混凝土开裂控制影响1引起大坝混凝土开裂的因素大坝混凝土裂缝是由多种因素引起的, 如: 荷载、温度、收缩、地基变形或冻胀、钢筋锈蚀、化学腐蚀、碱骨料反应、混凝土质量、水泥水化热温升等。
另外混凝土内部本身物理、化学反应、温度的变化常常引起体积变形, 也会造成混凝土的开裂。
如:浇筑初期的凝缩及硬化后的自身体积收缩, 湿涨(膨胀) ,干缩, 碳化收缩及温度变化而引起的体积变形等。
(1) 温度变化是引起大坝混凝土裂缝的主要因素, 危害也最大。
水泥石是多孔凝胶体, 当温度上升, 水泥石和内部的水就会产生膨胀, 水泥石的热线胀系数波动范围在(11 - 20)×10 - 6 /℃, 骨料的为(5 - 13)×10 - 6 /℃, 混凝土的热线胀系数介于两者之间, 而水的热线胀系数约为210 ×10 - 6 /℃, 远远大于混凝土的热线胀系数。
混凝土在水化初期, 温度上升而发生膨胀, 在降温期则发生收缩。
如果混凝土处于约束条件下, 温度收缩变形受到限制, 当温度变形大于混凝土极限拉伸变形时, 就有可能出现裂缝。
温度收缩变形与混凝土的配合比和组成材料的性能、周围环境条件、混凝土的结构、施工及养护条件等因素有关。
(2) 干燥收缩是因环境湿度变化、混凝土失水而引起的体积收缩。
对混凝土而言, 干缩值在( 200 - 1000)×10 - 6 /℃范围内, 约是混凝土自生体积收缩的13 倍左右,尽管大坝混凝土内部干缩问题不是主要的问题, 但其表面的干燥收缩是一个不可忽视的问题。
表面干燥收缩裂缝对以后裂缝的形成和扩展具有引导作用。
它与水泥品种及混合材料、混凝土配比、集料的种类和含量、外加剂的种类和掺量、环境相对湿度、构件尺寸及养护条件等因素有关。
(3) 塑性收缩基本上发生在混凝土搅拌后3h～12h以内, 产生的主要原因是由于水泥水化反应出现泌水而使体积缩小。
塑性收缩导致集料受压、水泥浆体受拉, 可以使水泥浆体与集料紧密结合, 同时使水泥石产生裂缝, 大小为水泥绝对体积的1%。
塑性收缩的大小与混凝土的原材料、成型方法及养护条件等因素有关。
水灰比降低, 收缩值降低; 塑性收缩可能导致混凝土表面开裂; 加强早期养护, 控制表面干燥, 一般不会造成表面开裂。
(4) 化学收缩(自收缩) 是由于胶凝材料的水化作用而引起的体积收缩, 与水泥品种、用量以及混合材种类、掺量等因素有关。
水泥用量少, 化学收缩小; 掺加粉煤灰可以降低收缩, 有利于提高混凝土的抗裂性能。
大坝混凝土化学收缩值的大小约为(20 - 100)×10 - 6 , 足以使大坝混凝土产生收缩开裂。
(5) 湿胀是由于水泥凝胶体吸水引起的体积增加。
吸水后一方面促使凝胶体颗粒进一步分离, 产生膨胀压力;另一方面会降低凝胶体的表面张力, 产生微小的膨胀。
水泥净浆的湿胀量100d可达1300×10 - 6 ; 而混凝土的湿胀量约为(100 - 150)×10 - 6 , 混凝土的湿胀变形比其在空气中的干燥收缩变形要小很多。
(6) 碳化收缩是由于大气中二氧化碳与水泥中的水化产物发生化学反应产生碳酸钙、硅胶和游离水等而引起的收缩。
与其他的收缩不同, 碳化收缩属于化学收缩, 其值的大小与水化产物的碱度、结晶水以及所含的水份等因素有关。
2温度应力计算的缺陷DL /T5057 - 96《水工混凝土结构设计规范》提出了根据混凝土材料组成及设计参数估算水工大体积混凝土绝热温升、导热系数、导温系数、徐变及应力松弛系数、弹性模量、极限拉应变等的计算公式都是早期提出的, 这些参数的选取大多数属于标准状态下, 没有考虑温度变化的影响。
现在混凝土组成材料的性能(水泥等) 发生了很大的改变, 用其计算温度应力、控制大坝混凝土开裂, 就存在一定的缺陷, 不能很好地反映现代水工混凝土的特性。
各个参数的选取存在很大的波动范围, 这些参数理应由试验确定, 但大多数工程都参考类似工程按常规取值,难以与实际情况相符, 计算的变形与实际有一定的误差。
此外, 这些理论计算与测定对温度变形有一定的准确性,但对于干燥收缩、化学减缩等所引起的应力就难以测定,结果是理论计算应力小于大坝混凝土的实际应力, 误差有时高达40% , 大坝混凝土开裂得不到有效的控制。
大坝混凝土的热学、力学参数与水泥、混合材、减水剂和膨胀剂的品种和用量、浇筑温度和时间、水胶比等因素有关, 水泥基材料的体积稳定性是确保正确分析与控制大坝混凝土裂缝形成与发展的基础。
3 水泥对大坝混凝土开裂的影响3．1水泥组成对大坝混凝土开裂的影响近几年来, 生产厂家通过提高C3 S和C3A含量、掺加早强剂和提高水泥的比表面积, 来达到新标准要求和满足混凝土搅拌站的早强、高强要求。
1930年前, 7 d早期强度为17.6MPa, 现在提高到34.5MPa, 几乎增加了1倍。
这导致了在施工中出现水泥凝结时间过快、水灰比无法降低以及水泥不易与减水剂相适应等问题; 再加上水泥用量的增加, 混凝土干缩开裂就可能增加, 造成很不好的影响。
Neville等人建议, 在标准中应有限制C3 S含量和细度的条款。
由于水泥中4个矿物组成的水化速率各不相同, 其含量的多少也决定了水泥水化的快慢和放热量的大小。
水化速率快, 混凝土散热慢, 温升一般就高, 产生的裂纹就可能多且大。
由于片面追求施工高速度, 力求发展早期强度高的水泥, 使近代大坝混凝土开裂破坏事例增多。
3．2体积稳定性对大坝混凝土开裂的影响水泥水化产物主要为C - S - H凝胶、钙矾石和氢氧化钙。
钙矾石是水泥水化硬化过程中所形成的主要产物, 为柱状晶体, 在混凝土中起骨架作用, 通常约占水泥水化产物的7% , 在膨胀水泥中可达25% , AFt含有大量结晶水,固相体积增加较大, 是一种相对不稳定的产物, 它的形成和稳定与水泥石中孔隙液相碱度、相关离子浓度以及所处的环境等条件密切相关, 在50 ℃～144 ℃就开始脱水, 在74 ℃下脱水相当强烈。
该温度范围恰好处于大坝混凝土温升范围之内, 在此范围内, AFt的形成比较困难, 钙矾石的膨胀作用很难发挥, 后期温度下降后会再形成AFt, 对于含有较多的AFt的混凝土, 后期有产生更大收缩而开裂或分解后的AFt重新结晶导致膨胀开裂的危险性。
Ca (OH) 2具有固定的化学组成, 为层状结构, 层内为离子键, 结合较强, 层与层之间是分子键, 层间联系较弱,是一种亚稳态化合物。
氢氧化钙在3d～4d就生成并立即趋于稳定, 固相体积增加97.9% , 弥补了混凝土早期体积收缩, 同时也略微提高了混凝土早期强度, 并产生一定的膨胀应力, 可以抵消水泥混凝土早期水化所产生的部分自收缩和干缩; 另一方面, 由于水泥中含有一定量的CaSO4和混合材, CaSO4与熟料及混合材中的铝酸盐相作用, 在Ca(OH) 2存在下,可生成具有膨胀组分的钙矾石,使水泥混凝土产生微量膨胀。
Ca (OH) 2溶于水,随水的流动而损失,在混凝土内部形成空洞,产生裂纹,降低混凝土的强度和耐久性能。
Ca (OH) 2能与空气中的CO2反应, 生成CaCO3和H2O, 水分蒸发, 导致混凝土的体积收缩开裂。
水泥由无水状态变成水化产物, 总的体积减少了5.31% , 这主要是由于水化前后反应物和生成物的平均密度不同, 一般硅酸盐水泥每100g水泥的减缩总量约为7mL～9mL, 占混凝土体积的2% , 如果1m3混凝土中水泥用量为100 kg, 则减缩量达(7～9)×103mL /m3左右。
4膨胀剂的作用在混凝土中添加不同剂量的膨胀剂, 可以配制补偿收缩混凝土和自应力混凝土, 由于可以利用限制膨胀抵消或部分抵消限制收缩, 从根本上消除混凝土的开裂问题, 达到解决混凝土开裂的目的; 同时, 由于其具有独特的抗裂、抗渗的优点, 也可用于地下防水、路面、屋面、楼板、墙板、高层建筑以及水利工程和海水工程等, 已逐步受到各国工程界的高度重视。
近几年的研究发现, AFt在70℃以上时已不再是稳定相, AFt与AFm 的相平衡关系将发生变化, AFt转化为AFm成为可能。
Taylor等人把DEF定义为在水泥基材料硬化以后, 钙矾石充分、完全的生成过程, 在该过程中没有来自水泥浆体以外的硫酸盐参与。
关于AFt的分解温度虽然尚有分歧, 但补偿收缩混凝土中延迟钙矾石的生成是一个普遍现象。
有人认为AFt在80℃湿热条件下是稳定的,也有人认为66℃是开始分解的温度。
欧洲已将混凝土制品的蒸养温度限制在60℃以下, 欧洲最新的混凝土规范ENV13670 - 1: 1999中规定, 混凝土结构中的最高温度一般不得超过65℃。
大坝混凝土内部温升有时达到70℃～80℃, AFt生成—分解—再生成的过程是客观存在的。
在混凝土硬化以后,AFt继续适量生成是产生膨胀应力、补偿混凝土内部温度下降期间体积收缩的必要条件。
钙矾石延迟生成的数量和形貌受多种因素的影响和制约, 延迟钙矾石生成的最重要的先决条件是需要充足的水分。
大体积混凝土结构内部常处于绝湿的状态, 在水分供应不充足的条件下, 钙矾石重新生成的量是有限的, 补偿收缩效果存在差异, 也就难以控制裂缝。
5结论(1) 引起大坝混凝土开裂的因素很多, 主要有温度应力, 但干缩、化学减缩等所引起的开裂也是不可忽视的。
(2) 采用预冷技术和表面保温可以抑制或部分减少温度应力和干缩所引起的表面裂缝、深层裂缝和贯穿性裂缝,但难以抵消因化学减缩而引起的收缩开裂, 完全消除大坝混凝土的裂缝尚有一定的难度。
(3) 水泥的组成和水化产物的稳定性对大坝混凝土的体积变形有一定的影响, 由于产物结构对温度的敏感性,使大坝混凝土产生膨胀开裂的危险性增加。
(4) 由于大坝混凝土所使用的减水剂可使最高温升出现时间延迟, 预冷技术效果受到质疑; 国标规定的掺减水剂后混凝土收缩率变化, 在实际工程中对大坝混凝土的收缩、开裂将产生巨大的影响。
参考文献[1] 朱伯芳. 大体积混凝土温度应力与温度控制[M ]. 北京:中国电力出版社[2] 吴中如,赵斌,顾冲时. 混凝土坝变形监控指标的理论及其应用[ J ]. 大坝观测与土工测试。