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1、 混凝土施工過程中裂縫控制摘 要：本文發(fā)表的結(jié)論來自廣泛查閱有關(guān)混凝土內(nèi)部應(yīng)力的資料，解釋了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，混凝土裂縫控制和措施，以及避免由于溫度產(chǎn)生的混凝土溫度裂縫。關(guān)鍵詞：施工過程；裂縫；混凝土；1. 前言 混凝土的裂縫較為普遍，在橋梁工程中裂縫幾乎無所不在。盡管我們在施工中采取各種措施，小心謹慎，但裂縫仍然時有出現(xiàn)。究其原因，我們對混凝土溫度應(yīng)力的變化注意不夠是其中之一。2.裂縫的產(chǎn)生 溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過

2、程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。 當這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護不周、時干時濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導致裂縫。混凝土是一種脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的110左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有（0.61.0）×104， 長期加荷時的極限位伸變形也只有（1.22.0）×104. 由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的，

3、存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力，則須依靠混凝土自身承擔。一般設(shè)計中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當大的拉應(yīng)力。有時溫度應(yīng)力可超過其它外荷載所引起的應(yīng)力，因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對于進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工極為重要。2.1 溫度應(yīng)力產(chǎn)生的原因 早期階段的兩個特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。 在

4、中期，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間混凝上的彈性模量變化不大。 在晚期，溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。 根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類：自生應(yīng)力：邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu)，如果內(nèi)部溫度是非線性分布的，由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。例如，橋梁墩身，結(jié)構(gòu)尺寸相對較大，混凝土冷卻時表面溫度低，內(nèi)部溫度高，在表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，在中間出現(xiàn)壓應(yīng)力。約束應(yīng)力：結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應(yīng)力。如箱梁頂板混凝土和護欄混凝土。這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起

5、的應(yīng)力共同作用。要想根據(jù)已知的溫度準確分析出溫度應(yīng)力的分布、大小是一項比較復(fù)雜的工作。在大多數(shù)情況下，需要依靠模型試驗或數(shù)值計算?；炷恋男熳兪箿囟葢?yīng)力有相當大的松馳，計算溫度應(yīng)力時，必須考慮徐變的影響，具體計算這里就不再細述。2.2 阻止裂縫產(chǎn)生的措施 在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施；熱天澆筑混凝土時

6、減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱； 改善約束條件的措施是：合理的安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露；避免基礎(chǔ)過大起伏；合理地分縫分塊；提高抗裂能力，加強養(yǎng)護，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。當混凝土溫度高于氣溫時應(yīng)適當考慮拆模時間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當大的拉應(yīng)力，此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而

7、在表面附加一拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達到很大的數(shù)值，就有導致裂縫的危險，但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，具有顯著的效果。 在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下，鋼的各項性能是穩(wěn)定的，而與應(yīng)力狀態(tài)、時間及溫度無關(guān)。鋼的線脹系數(shù)與混凝土線脹系數(shù)相差很小，在溫度變化時兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的715倍，當內(nèi)混凝土應(yīng)力達到抗拉強度而開裂時，鋼筋的應(yīng)力將不超過100200kgcm2.因此，在混凝土中想要利用鋼筋來防止細小裂縫的出現(xiàn)很困難。但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫一般就變得數(shù)目

8、多、間距小、寬度與深度較小了。而且如果鋼筋的直徑細而間距密時，對提高混凝土抗裂性的效果較好?；炷梁弯摻罨炷两Y(jié)構(gòu)的表面常常會發(fā)生細而淺的裂縫，其中大多數(shù)屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺，但它對結(jié)構(gòu)的強度和耐久性仍有一定的影響。 2.3 外加劑 混凝土中存在大量毛細孔道，水蒸發(fā)后毛細管中產(chǎn)生毛細管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細孔徑可降低毛細管表面張力，但會使混凝土強度降低。這個表面張力理論早在六十年代就已被國際上所確認。 水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少15的水泥用量，其體積增加骨料用量來補充。 摻加外加劑可使混凝土密實性好，可有效

9、地提高混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮。 減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。 混凝土在收縮時受到約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，當拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強度時裂縫就會產(chǎn)生。減水防裂劑可有效的提高的混凝土抗拉強度，大幅提高混凝土的抗裂性能。 摻外加劑混凝土和易性好，表面易抹平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，減少干燥收縮.許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們在工程實踐中應(yīng)多進行這方面的實驗對比和研究，比單純的靠改善外部條件，可能會更加簡捷、經(jīng)濟。 摻減水防裂劑后混凝土緩凝時間適當，在有效防止水泥迅速水化放熱基礎(chǔ)上，避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。 水灰比是影響混凝土收縮的

10、重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25。提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提高的混凝土抗裂性能。 2.4 混凝土的早期養(yǎng)護混凝土的早期養(yǎng)護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設(shè)計的強度和抗裂能力。實踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。從溫度應(yīng)力觀點出發(fā)，保溫應(yīng)達到下述要求： 防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。 防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面

11、梯度，防止表面裂縫。 防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的?；炷系谋卮胧┏３Ｒ灿斜竦男Ч睦碚撋戏治?，新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失，從而推遲或妨礙水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護的關(guān)鍵時期，在施工中應(yīng)切實重視起來。3. 混凝土施工過程控制 在工程施工中，采取了從模板制作與安裝、鋼筋制作與綁扎、混凝土的拌制和運輸、混凝土的澆筑和振搗、施工縫作法、混凝土的養(yǎng)護與拆模以及做好回填土等方面嚴把質(zhì)量關(guān)，確保防水混凝

12、土自防水，并通過實踐獲得成功。3.1混凝土的拌制 施工過程中應(yīng)定期抽查測定混凝土坍落度，施工中如遇下雨或其他原因，砂石含水量發(fā)生變化時，應(yīng)及時測定其含水率，并調(diào)整施工配合比。 確保攪拌時間，每次攪拌從投料到出料一般不少于 2 min。 本工程使用商品混凝土，有效的提高了混凝土攪拌質(zhì)量及 各類外加劑的摻量，嚴格控制了混凝土水灰比及坍落度。2)當使用外加劑，應(yīng)將外加劑制成一定濃度的溶液后加入攪 拌機內(nèi)，不得將外加劑的干粉或高濃度溶液直接加入攪拌機內(nèi)， 防止攪拌不均勻而局部集中，既失去外加劑作用 ，又影響混凝土質(zhì)量。3.2 建筑薄弱環(huán)節(jié) 應(yīng)盡量少留或不留，當混凝土澆筑受到設(shè)備或支模條件的限制時，則可

13、在征得設(shè)計單 位的同意后，在規(guī)定部位留置水平施工縫，一般留在底板以上200 mm處的豎壁上工程中采用新工藝膨脹性橡膠止水帶處理施工 縫的方法，取代常用方法，諸如企 口式施工縫、高低式施工縫、平 口施工縫等。防水混凝土一般在垂直方向不留置施工縫，在主樓與裙樓之 間設(shè)了后澆帶，垂直方向的施工縫在接縫部位設(shè)置膨脹性橡膠止 水帶或鋼板止水帶。由于施工縫是防水結(jié)構(gòu)的一個薄弱環(huán)節(jié)，施工中應(yīng)專人負責，精心操作，確保施工質(zhì)量。采用止水鋼板時不得有漏焊，采用橡膠止水帶在接長時務(wù)必要將接頭用專用膠水粘貼牢固可靠。 3.3 施工程序 根據(jù)分層澆筑高度和運輸工具的車容量，嚴格進行定點定量方可下料，這是提高防水混凝土澆

14、 筑質(zhì)量的重要一環(huán)。 應(yīng)采取定點振搗，精心操作注意上 下層的銜接，既要防止漏振、欠振，又要防止過振，特別要禁止用 撬動鋼筋或振動鋼筋來助振的方法，這樣將使前面已澆筑振實部 分的鋼筋與混凝土分離，造成嚴重后果 防水混凝土結(jié)構(gòu)施 工中，常常是底板與豎壁分別施工，即在豎壁上做施工縫處理。在澆筑豎壁時應(yīng)在接縫處先澆一層 5cm10 cm厚的同標號水 泥砂漿銜接層，以保證接縫處振搗密實。同時，隨著澆筑高度的 逐步提高，應(yīng)逐步減少用水量，減小坍落度防止?jié)仓缴喜砍霈F(xiàn) 骨料偏少而水泥漿偏多現(xiàn)象。 為防止水泥漿與 骨料分離，防水混凝土下料時自由高度應(yīng)不超過防水結(jié) 構(gòu)鋼筋密集，當澆筑高度較高時 ，應(yīng)按規(guī)定在模板上開門子下料或用串桶(溜槽)下料，防止水泥漿與骨料分離，同時也避免水泥 漿或混凝土松散地堆積于鋼筋交叉處和水泥漿濺粘于模板表面，既造成后面下料困難 ，又影響結(jié)構(gòu)表面光滑，成為日后滲漏隱患。 施工完成前后及上下層之間接頭應(yīng)嚴格控制在 水泥的初凝時間內(nèi)為此 ，可將操作工人分成幾個作業(yè)組同時相 向或相背而行。3.4 鋼筋制作要求 嚴格控制鋼筋保護層厚度。防水混凝土鋼筋保護層最小厚度不小于25 mm，特別是迎水面的保護層不允許有負誤差，用砂漿墊塊作保護層時，應(yīng)用預(yù)埋在砂漿塊內(nèi)的鐵絲與鋼筋綁扎 牢固。若采用鋼筋鐵馬架固定鋼筋時，也應(yīng)加焊止水鐵板或固定在墊塊上，以增強防水效果,本工程用新型材