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1、 混凝土施工過程中裂縫控制 淺論混凝土的施工過程中溫度與裂縫控制摘 要：本文通過多年的現(xiàn)場觀察，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. 前言混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)中占有重要地位。而在今天，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(jǐn)慎，但裂縫仍然時(shí)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。在大體積混凝土中，溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度

2、裂縫，影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。其次，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，溫度變化對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有顯著的不容忽視的影響。我們遇到的主要是施工中的溫度裂縫，因此本文僅對施工中混凝土裂縫的成因和處理措施做一探討。2.裂縫的產(chǎn)生 1.1 裂縫的原因混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要溫度和濕度的變化，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。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，

3、即會(huì)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(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫?；炷潦且环N脆性材料，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的110左右，短期加荷時(shí)的極限拉伸變形只有（0.61.0）104， 長期加荷時(shí)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(yùn)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(qiáng)度又是不均勻的，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(dān)，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

4、依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計(jì)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時(shí)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(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。1.2 溫度應(yīng)力產(chǎn)生的原因 1.2 溫度應(yīng)力的分析根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過程可分為以下三個(gè)階段：（1）早期：自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束，一般約30天。早期階段的兩個(gè)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(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。（2）中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻

5、到穩(wěn)定溫度時(shí)止，在中期，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。（3）晚期：混凝土完全冷卻以后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。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：（1）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(shí)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。（2）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。

6、如箱梁頂板混凝土和護(hù)欄混凝土。這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。要想根據(jù)已知的溫度準(zhǔn)確分析出溫度應(yīng)力的分布、大小是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作。在大多數(shù)情況下，需要依靠模型試驗(yàn)或數(shù)值計(jì)算?；炷恋男熳兪箿囟葢?yīng)力有相當(dāng)大的松馳，計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí)，必須考慮徐變的影響，具體計(jì)算這里就不再細(xì)述。1.3 阻止裂縫產(chǎn)生的措施 1.3 溫度的控制和防止裂縫的措施為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。控制溫度的措施如下：（1）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；（2）拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑

7、溫度；（3）熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；（4）在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；（5）規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；（6）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；改善約束條件的措施是：（1）合理地分縫分塊；（2）避免基礎(chǔ)過大起伏；（3）合理的安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露；此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，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。在混

8、凝土的施工中，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)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(dāng)大的拉應(yīng)力，此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高，此時(shí)拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應(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(dá)到很大的數(shù)值，就有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)，但如果在拆除模板后及時(shí)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。加筋對大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小，因?yàn)榇?/p>

9、體積混凝土的含筋率極低。只是對一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下，鋼的各項(xiàng)性能是穩(wěn)定的，而與應(yīng)力狀態(tài)、時(shí)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(shí)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(dāng)內(nèi)混凝土應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度而開裂時(shí)，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(xì)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)目多、間距小、寬度與深度較小了。而且如果鋼筋的直徑細(xì)而間距密時(shí)，對提高混凝土抗裂性的效果較好。混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的表面常常會(huì)發(fā)生細(xì)而淺的裂縫，其中大多數(shù)屬于干縮裂縫。

10、雖然這種裂縫一般都較淺，但它對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性仍有一定的影響。為保證混凝土工程質(zhì)量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。例如使用減水防裂劑，筆者在實(shí)踐中總結(jié)出其主要作用為：（4）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。（6）混凝土在收縮時(shí)受到約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)裂縫就會(huì)產(chǎn)生。減水防裂劑可有效的提高的混凝土抗拉強(qiáng)度，大幅提高混凝土的抗裂性能。（8）摻減水防裂劑后混凝土緩凝時(shí)間適當(dāng)，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。（1）混凝土中存在大量毛細(xì)孔道，水蒸發(fā)后毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力，

11、使混凝土干縮變形。增大毛細(xì)孔徑可降低毛細(xì)管表面張力，但會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低。這個(gè)表面張力理論早在六十年代就已被國際上所確認(rèn)。（2）水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25。（3）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(qiáng)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(bǔ)充。（5）提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提高的混凝土抗裂性能。（7）摻加外加劑可使混凝土密實(shí)性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮。（9）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，

12、我們在工程實(shí)踐中應(yīng)多進(jìn)行這方面的實(shí)驗(yàn)對比和研究，比單純的靠改善外部條件，可能會(huì)更加簡捷、經(jīng)濟(jì)。1.4 混凝土的早期養(yǎng)護(hù)實(shí)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(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：1）防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。2）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。3）防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束?；炷恋脑缙陴B(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達(dá)到兩個(gè)方面的效果，一方面使混凝土免受不

13、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(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的。混凝上的保溫措施常常也有保濕的效果。從理論上分析，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(hù)的關(guān)鍵時(shí)期，在施工中應(yīng)切實(shí)重視起來。2. 混凝土施工過程控制2.防水混凝土施工質(zhì)量控制結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，對模板的設(shè)計(jì)、制作安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)等關(guān)鍵工序的操作要點(diǎn)進(jìn)行了闡述，并介紹了成型后混凝土的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，以降低工程造價(jià)，

14、具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。影響防水混凝土的質(zhì)量因素很多。任何一個(gè)環(huán)節(jié)不注意均會(huì)不同程度地?fù)p失防水混凝土阻 水功能，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(yùn)輸、混凝土的澆筑和振搗、施工縫作法、混凝土的養(yǎng)護(hù)與拆模以及做好回填土等方面嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，確保防水混凝土自防水，并通過實(shí)踐獲得成功。 施工方法2.1 模板制作與安裝 由于防水混凝土特別強(qiáng)調(diào)密實(shí)性，所以對模板的制作和安裝也相應(yīng)提高 了要求 ，即要求密實(shí)不漏漿，堅(jiān)固不變形 ，吸水性要小 ，宜優(yōu)先選用竹膠板模板或鋼模板。嚴(yán)格控制模板間的縫隙大小 ，超過2 mm的必須用海綿條塞縫 ，對于板面多孔的模板一律不用，同時(shí)做好墻柱爛

15、根防治工作，采取根部貼海綿條，底部抹水泥砂漿 ，澆筑混凝土前，先注入同標(biāo)號的水泥砂漿 由于防水混凝土結(jié)構(gòu)壁厚大多較薄，為保證構(gòu)件的幾何尺寸，常采用內(nèi)外螺栓拉接的措施，需要注意的是 ，應(yīng)在拉接螺栓中間設(shè)置止水鐵板 ，以防止水沿著螺栓滲漏，形成引水通路。2.4 鋼筋制作要求2.2 鋼筋制作與綁扎 防水混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋有如下要求 ：4)嚴(yán)格控制鋼筋保護(hù)層厚度。防水混凝土鋼筋保護(hù)層最小厚度不小于25 mm，特別是迎水面的保護(hù)層不允許有負(fù)誤差，用砂漿墊塊作保護(hù)層時(shí)，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(shí)，也應(yīng)加焊止水鐵板或固定在墊塊上，以增強(qiáng)防水效果,本工程用新型材料尼龍固

16、定片有效 的防止了鋼筋保護(hù)層偏差過大的質(zhì)量通病。 2)鋼筋接頭應(yīng)盡量采用焊接接頭 ，盡量少用和不用綁扎接頭。1)鋼筋應(yīng)盡可能采用螺紋鋼筋 ，增加握裹力和止水能力。2.1混凝土的拌制concrete stir and mix system2.3混凝土的拌制和運(yùn)輸由于防水混凝土要求較高的密實(shí)性，所以拌制也要有較好的均勻性，為此應(yīng)做好如下幾點(diǎn)：3)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(shí)，應(yīng)及時(shí)測定其含水率，并 調(diào)整施工配合比。1)確保攪拌時(shí)間，每次攪拌從投料到出料一般不少于 2 min。4)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

17、的摻量，嚴(yán)格控制了混凝土水灰比及坍落度。2)當(dāng)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(jī)內(nèi)，不得將外加劑的干粉或高濃度溶液直接加入攪拌機(jī)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。5)混凝土的澆筑采用泵送工藝，有效的避免了混凝土在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生離析泌水及漏漿現(xiàn)象。2.3 施工程序The process of construction 2.4 施工中的注意事項(xiàng) 3)堅(jiān)持開門子下料或用串桶(溜槽)下料。為防止水泥漿與 骨料分離，防水混凝土下料時(shí)自由高度應(yīng)不超過防水結(jié) 構(gòu)鋼筋密集，當(dāng)澆筑高度較高時(shí) ，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

18、料分離，同時(shí)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。5)認(rèn)真做好接漿措施，及時(shí)調(diào)整坍落度。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(shí)應(yīng)在接縫處先澆一層 5cm10 cm厚的同標(biāo)號水 泥砂漿銜接層，以保證接縫處振搗密實(shí)。同時(shí)，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。2)嚴(yán)格做到定點(diǎn)定量下料。根據(jù)分層澆筑高度和運(yùn)輸工具的車容量，嚴(yán)格進(jìn)行定點(diǎn)定量方可下料，這是提高防水混凝土澆 筑質(zhì)量的重要一環(huán)。1)施工作業(yè)面的

19、合理劃分。防水混凝土澆筑應(yīng)嚴(yán)格分層進(jìn)行 ，并一次連續(xù)施工完成前后及上下層之間接頭應(yīng)嚴(yán)格控制在 水泥的初凝時(shí)間內(nèi)為此 ，可將操作工人分成幾個(gè)作業(yè)組同時(shí)相 向或相背而行。4)混凝土的振搗是保證混凝土密實(shí)、防滲的重要一環(huán)， 點(diǎn)定量均勻下料的基礎(chǔ)上，也應(yīng)采取定點(diǎn)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(dòng)鋼筋或振動(dòng)鋼筋來助振的方法，這樣將使前面已澆筑振實(shí)部 分的鋼筋與混凝土分離，造成嚴(yán)重后果。2.2 建筑薄弱環(huán)節(jié)The architectural weak link. 2.5 施工縫作法 施工縫是防水結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)之一。 應(yīng)盡量少留或不留，當(dāng)混凝土澆筑受到設(shè)備或支模條件的限制時(shí)，則可在征得設(shè)計(jì)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(gè)薄弱環(huán)節(jié)，施工中應(yīng)專人負(fù)責(zé)，精心操作，確保施工質(zhì)量。采用止水鋼板時(shí)不得有漏焊，采用橡膠止水帶在接長時(shí)務(wù)必要將接頭用專用膠水粘貼牢固可靠。 2.6 混凝土的養(yǎng)護(hù)與拆模防