混凝土的施工溫度與裂縫

1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.淺談混凝土的施工溫度與裂縫摘 要 通通過多年年的現(xiàn)場場觀察，通通過查閱閱有關(guān)混混凝土內(nèi)內(nèi)部應(yīng)力力方面的的專著，對對混凝土土溫度裂裂縫產(chǎn)生生的原因因、現(xiàn)場場混凝土土溫度的的控制和和預(yù)防裂裂縫的措措施進(jìn)行行等進(jìn)行行闡述。關(guān)鍵詞 混混凝土 溫度應(yīng)應(yīng)力 裂縫 控制混凝土在現(xiàn)現(xiàn)代工程程建設(shè)中中占有重重要地位位。而在在今天，混混凝土的的裂縫較較為普遍遍，在橋橋梁工程程中裂縫縫幾乎無無所不在在。盡管管我們在在施工中中采取各各種措施施，小心心謹(jǐn)慎，但但裂縫仍仍然時有有出現(xiàn)。

2、究究其原因因，我們們對混凝凝土溫度度應(yīng)力的的變化注注意不夠夠是其中中之一。在大體積混混凝土中中，溫度度應(yīng)力及及溫度控控制具有有重要意意義。這這主要是是由于兩兩方面的的原因。首首先，在在施工中中混凝土土常常出出現(xiàn)溫度度裂縫，影影響到結(jié)結(jié)構(gòu)的整整體性和和耐久性性。其次次，在運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)過程程中，溫溫度變化化對結(jié)構(gòu)構(gòu)的應(yīng)力力狀態(tài)具具有顯著著的不容容忽視的的影響。我我們遇到到的主要要是施工工中的溫溫度裂縫縫，因此此本文僅僅對施工工中混凝凝土裂縫縫的成因因和處理理措施做做一探討討。1 裂縫的的原因混凝土中產(chǎn)產(chǎn)生裂縫縫有多種種原因，主主要是溫溫度和濕濕度的變變化，混混凝土的的脆性和和不均勻勻性，以以及結(jié)構(gòu)構(gòu)不合

3、理理，原材材料不合合格（如如堿骨料料反應(yīng)），模模板變形形，基礎(chǔ)礎(chǔ)不均勻勻沉降等等?；炷劣不陂g水水泥放出出大量水水化熱，內(nèi)內(nèi)部溫度度不斷上上升，在在表面引引起拉應(yīng)應(yīng)力。后后期在降降溫過程程中，由由于受到到基礎(chǔ)或或老混凝凝上的約約束，又又會在混混凝土內(nèi)內(nèi)部出現(xiàn)現(xiàn)拉應(yīng)力力。氣溫溫的降低低也會在在混凝土土表面引引起很大大的拉應(yīng)應(yīng)力。當(dāng)當(dāng)這些拉拉應(yīng)力超超出混凝凝土的抗抗裂能力力時，即即會出現(xiàn)現(xiàn)裂縫。許許多混凝凝土的內(nèi)內(nèi)部濕度度變化很很小或變變化較慢慢，但表表面濕度度可能變變化較大大或發(fā)生生劇烈變變化。如如養(yǎng)護(hù)不不周、時時干時濕濕，表面面干縮形形變受到到內(nèi)部混混凝土的的約束，也也往往導(dǎo)導(dǎo)致裂縫縫?；?/p>

4、凝凝土是一一種脆性性材料，抗抗拉強(qiáng)度度是抗壓壓強(qiáng)度的的110左右右，短期期加荷時時的極限限拉伸變變形只有有（0.61.00）1044， 長期加加荷時的的極限位位伸變形形也只有有（1.22.00）1044.由于于原材料料不均勻勻，水灰灰比不穩(wěn)穩(wěn)定，及及運(yùn)輸和和澆筑過過程中的的離析現(xiàn)現(xiàn)象，在在同一塊塊混凝土土中其抗抗拉強(qiáng)度度又是不不均勻的的，存在在著許多多抗拉能能力很低低，易于于出現(xiàn)裂裂縫的薄薄弱部位位。在鋼鋼筋混凝凝土中，拉拉應(yīng)力主主要是由由鋼筋承承擔(dān)，混混凝土只只是承受受壓應(yīng)力力。在素素混凝土土內(nèi)或鋼鋼筋混凝凝上的邊邊緣部位位如果結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)出出現(xiàn)了拉拉應(yīng)力，則則須依靠靠混凝土土自身承承擔(dān)。一一般

5、設(shè)計(jì)計(jì)中均要要求不出出現(xiàn)拉應(yīng)應(yīng)力或者者只出現(xiàn)現(xiàn)很小的的拉應(yīng)力力。但是是在施工工中混凝凝土由最最高溫度度冷卻到到運(yùn)轉(zhuǎn)時時期的穩(wěn)穩(wěn)定溫度度，往往往在混凝凝土內(nèi)部部引起相相當(dāng)大的的拉應(yīng)力力。有時時溫度應(yīng)應(yīng)力可超超過其它它外荷載載所引起起的應(yīng)力力，因此此掌握溫溫度應(yīng)力力的變化化規(guī)律對對于進(jìn)行行合理的的結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)和施施工極為為重要。2 溫度應(yīng)應(yīng)力的分分析根據(jù)溫度應(yīng)應(yīng)力的形形成過程程可分為為以下三三個階段段：（1）早期期：自澆澆筑混凝凝土開始始至水泥泥放熱基基本結(jié)束束，一般般約300天。這這個階段段的兩個個特征，一一是水泥泥放出大大量的水水化熱，二二是混凝凝上彈性性模量的的急劇變變化。由由于彈性性模量的的

6、變化，這這一時期期在混凝凝土內(nèi)形形成殘余余應(yīng)力。（2）中期期：自水水泥放熱熱作用基基本結(jié)束束時起至至混凝土土冷卻到到穩(wěn)定溫溫度時止止，這個個時期中中，溫度度應(yīng)力主主要是由由于混凝凝土的冷冷卻及外外界氣溫溫變化所所引起，這這些應(yīng)力力與早期期形成的的殘余應(yīng)應(yīng)力相疊疊加，在在此期間間混凝上上的彈性性模量變變化不大大。（3）晚期期：混凝凝土完全全冷卻以以后的運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)時期期。溫度度應(yīng)力主主要是外外界氣溫溫變化所所引起，這這些應(yīng)力力與前兩兩種的殘殘余應(yīng)力力相迭加加。根據(jù)溫度應(yīng)應(yīng)力引起起的原因因可分為為兩類：（1）自生生應(yīng)力：邊界上上沒有任任何約束束或完全全靜止的的結(jié)構(gòu)，如如果內(nèi)部部溫度是是非線性性分布的的，

7、由于于結(jié)構(gòu)本本身互相相約束而而出現(xiàn)的的溫度應(yīng)應(yīng)力。例例如，橋橋梁墩身身，結(jié)構(gòu)構(gòu)尺寸相相對較大大，混凝凝土冷卻卻時表面面溫度低低，內(nèi)部部溫度高高，在表表面出現(xiàn)現(xiàn)拉應(yīng)力力，在中中間出現(xiàn)現(xiàn)壓應(yīng)力力。（2）約束束應(yīng)力：結(jié)構(gòu)的的全部或或部分邊邊界受到到外界的的約束，不不能自由由變形而而引起的的應(yīng)力。如如箱梁頂頂板混凝凝土和護(hù)護(hù)欄混凝凝土。這兩種溫度度應(yīng)力往往往和混混凝土的的干縮所所引起的的應(yīng)力共共同作用用。要想根據(jù)已已知的溫溫度準(zhǔn)確確分析出出溫度應(yīng)應(yīng)力的分分布、大大小是一一項(xiàng)比較較復(fù)雜的的工作。在在大多數(shù)數(shù)情況下下，需要要依靠模模型試驗(yàn)驗(yàn)或數(shù)值值計(jì)算。混混凝土的的徐變使使溫度應(yīng)應(yīng)力有相相當(dāng)大的的松馳，計(jì)

8、計(jì)算溫度度應(yīng)力時時，必須須考慮徐徐變的影影響，具具體計(jì)算算這里就就不再細(xì)細(xì)述。3 溫度的的控制和和防止裂裂縫的措措施為了防止裂裂縫，減減輕溫度度應(yīng)力可可以從控控制溫度度和改善善約束條條件兩個個方面著著手。控制溫度的的措施如如下：（1）采用用改善骨骨料級配配，用干干硬性混混凝土，摻摻混合料料，加引引氣劑或或塑化劑劑等措施施以減少少混凝土土中的水水泥用量量；（2）拌合合混凝土土?xí)r加水水或用水水將碎石石冷卻以以降低混混凝土的的澆筑溫溫度；（3）熱天天澆筑混混凝土?xí)r時減少澆澆筑厚度度，利用用澆筑層層面散熱熱；（4）在混混凝土中中埋設(shè)水水管，通通入冷水水降溫；（5）規(guī)定定合理的的拆模時時間，氣氣溫驟降降

9、時進(jìn)行行表面保保溫，以以免混凝凝土表面面發(fā)生急急劇的溫溫度梯度度；（6）施工工中長期期暴露的的混凝土土澆筑塊塊表面或或薄壁結(jié)結(jié)構(gòu)，在在寒冷季季節(jié)采取取保溫措措施；改善約束條條件的措措施是：（1）合理理地分縫縫分塊；（2）避免免基礎(chǔ)過過大起伏伏；（3）合理理的安排排施工工工序，避避免過大大的高差差和側(cè)面面長期暴暴露；此外，改善善混凝土土的性能能，提高高抗裂能能力，加加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)護(hù)，防止止表面干干縮，特特別是保保證混凝凝土的質(zhì)質(zhì)量對防防止裂縫縫是十分分重要，應(yīng)應(yīng)特別注注意避免免產(chǎn)生貫貫穿裂縫縫，出現(xiàn)現(xiàn)后要恢恢復(fù)其結(jié)結(jié)構(gòu)的整整體性是是十分困困難的，因因此施工工中應(yīng)以以預(yù)防貫貫穿性裂裂縫的發(fā)發(fā)生為主主。在

10、混凝土的的施工中中，為了了提高模模板的周周轉(zhuǎn)率，往往往要求求新澆筑筑的混凝凝土盡早早拆模。當(dāng)當(dāng)混凝土土溫度高高于氣溫溫時應(yīng)適適當(dāng)考慮慮拆模時時間，以以免引起起混凝土土表面的的早期裂裂縫。新新澆筑早早期拆模模，在表表面引起起很大的的拉應(yīng)力力，出現(xiàn)現(xiàn)“溫度沖沖擊”現(xiàn)象。在在混凝土土澆筑初初期，由由于水化化熱的散散發(fā)，表表面引起起相當(dāng)大大的拉應(yīng)應(yīng)力，此此時表面面溫度亦亦較氣溫溫為高，此此時拆除除模板，表表面溫度度驟降，必必然引起起溫度梯梯度，從從而在表表面附加加一拉應(yīng)應(yīng)力，與與水化熱熱應(yīng)力迭迭加，再再加上混混凝土干干縮，表表面的拉拉應(yīng)力達(dá)達(dá)到很大大的數(shù)值值，就有有導(dǎo)致裂裂縫的危危險(xiǎn)，但但如果在在拆除

11、模模板后及及時在表表面覆蓋蓋一輕型型保溫材材料，如如泡沫海海棉等，對對于防止止混凝土土表面產(chǎn)產(chǎn)生過大大的拉應(yīng)應(yīng)力，具具有顯著著的效果果。加筋對大體體積混凝凝土的溫溫度應(yīng)力力影響很很小，因因?yàn)榇篌w體積混凝凝土的含含筋率極極低。只只是對一一般鋼筋筋混凝土土有影響響。在溫溫度不太太高及應(yīng)應(yīng)力低于于屈服極極限的條條件下，鋼鋼的各項(xiàng)項(xiàng)性能是是穩(wěn)定的的，而與與應(yīng)力狀狀態(tài)、時時間及溫溫度無關(guān)關(guān)。鋼的的線脹系系數(shù)與混混凝土線線脹系數(shù)數(shù)相差很很小，在在溫度變變化時兩兩者間只只發(fā)生很很小的內(nèi)內(nèi)應(yīng)力。由由于鋼的的彈性模模量為混混凝土彈彈性模量量的715倍倍，當(dāng)內(nèi)內(nèi)混凝土土應(yīng)力達(dá)達(dá)到抗拉拉強(qiáng)度而而開裂時時，鋼筋筋的應(yīng)

12、力力將不超超過10002200kkgcm22.因因此，在在混凝土土中想要要利用鋼鋼筋來防防止細(xì)小小裂縫的的出現(xiàn)很很困難。但但加筋后后結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)的裂縫縫一般就就變得數(shù)數(shù)目多、間間距小、寬寬度與深深度較小小了。而而且如果果鋼筋的的直徑細(xì)細(xì)而間距距密時，對對提高混混凝土抗抗裂性的的效果較較好?；旎炷梁秃弯摻罨旎炷两Y(jié)結(jié)構(gòu)的表表面常常常會發(fā)生生細(xì)而淺淺的裂縫縫，其中中大多數(shù)數(shù)屬于干干縮裂縫縫。雖然然這種裂裂縫一般般都較淺淺，但它它對結(jié)構(gòu)構(gòu)的強(qiáng)度度和耐久久性仍有有一定的的影響。為保證混凝凝土工程程質(zhì)量，防防止開裂裂，提高高混凝土土的耐久久性，正正確使用用外加劑劑也是減減少開裂裂的措施施之一。例例如使用用

13、減水防防裂劑，筆筆者在實(shí)實(shí)踐中總總結(jié)出其其主要作作用為：（1）混凝凝土中存存在大量量毛細(xì)孔孔道，水水蒸發(fā)后后毛細(xì)管管中產(chǎn)生生毛細(xì)管管張力，使使混凝土土干縮變變形。增增大毛細(xì)細(xì)孔徑可可降低毛毛細(xì)管表表面張力力，但會會使混凝凝土強(qiáng)度度降低。這這個表面面張力理理論早在在六十年年代就已已被國際際上所確確認(rèn)。（2）水灰灰比是影影響混凝凝土收縮縮的重要要因素，使使用減水水防裂劑劑可使混混凝土用用水量減減少255。（3）水泥泥用量也也是混凝凝土收縮縮率的重重要因素素，摻加加減水防防裂劑的的混凝土土在保持持混凝土土強(qiáng)度的的條件下下可減少少15的的水泥用用量，其其體積用用增加骨骨料用量量來補(bǔ)充充。（4）減水水防

14、裂劑劑可以改改善水泥泥漿的稠稠度，減減少混凝凝土泌水水，減少少沉縮變變形。（5）提高高水泥漿漿與骨料料的粘結(jié)結(jié)力，提提高的混混凝土抗抗裂性能能。（6）混凝凝土在收收縮時受受到約束束產(chǎn)生拉拉應(yīng)力，當(dāng)當(dāng)拉應(yīng)力力大于混混凝土抗抗拉強(qiáng)度度時裂縫縫就會產(chǎn)產(chǎn)生。減減水防裂裂劑可有有效的提提高的混混凝土抗抗拉強(qiáng)度度，大幅幅提高混混凝土的的抗裂性性能。（7）摻加加外加劑劑可使混混凝土密密實(shí)性好好，可有有效地提提高混凝凝土的抗抗碳化性性，減少少碳化收收縮。（8）摻減減水防裂裂劑后混混凝土緩緩凝時間間適當(dāng)，在在有效防防止水泥泥迅速水水化放熱熱基礎(chǔ)上上，避免免因水泥泥長期不不凝而帶帶來的塑塑性收縮縮增加。（9）摻外

15、外加劑混混凝土和和易性好好，表面面易摸平平，形成成微膜，減減少水分分蒸發(fā)，減減少干燥燥收縮.許多外加劑劑都有緩緩凝、增增加和易易性、改改善塑性性的功能能，我們們在工程程實(shí)踐中中應(yīng)多進(jìn)進(jìn)行這方方面的實(shí)實(shí)驗(yàn)對比比和研究究，比單單純的靠靠改善外外部條件件，可能能會更加加簡捷、經(jīng)經(jīng)濟(jì)。4 混凝土土的早期期養(yǎng)護(hù)實(shí)踐證明，混混凝土常常見的裂裂縫，大大多數(shù)是是不同深深度的表表面裂縫縫，其主主要原因因是溫度度梯度造造成寒冷冷地區(qū)的的溫度驟驟降也容容易形成成裂縫。因因此說混混凝土的的保溫對對防止表表面早期期裂縫尤尤其重要要。從溫度應(yīng)力力觀點(diǎn)出出發(fā)，保保溫應(yīng)達(dá)達(dá)到下述述要求：1）防止混混凝土內(nèi)內(nèi)外溫度度差及混混凝

16、土表表面梯度度，防止止表面裂裂縫。2）防止混混凝土超超冷，應(yīng)應(yīng)該盡量量設(shè)法使使混凝土土的施工工期最低低溫度不不低于混混凝土使使用期的的穩(wěn)定溫溫度。3）防止老老混凝土土過冷，以以減少新新老混凝凝土間的的約束?；炷恋脑缭缙陴B(yǎng)護(hù)護(hù)，主要要目的在在于保持持適宜的的溫濕條條件，以以達(dá)到兩兩個方面面的效果果，一方方面使混混凝土免免受不利利溫、濕濕度變形形的侵襲襲，防止止有害的的冷縮和和干縮。一一方面使使水泥水水化作用用順利進(jìn)進(jìn)行，以以期達(dá)到到設(shè)計(jì)的的強(qiáng)度和和抗裂能能力。適宜的溫濕濕度條件件是相互互關(guān)聯(lián)的的。混凝凝上的保保溫措施施常常也也有保濕濕的效果果。從理論上分分析，新新澆混凝凝土中所所含水分分完全可可以滿足足水泥水水化的要要求而有有余。但但由于蒸蒸發(fā)等原原因常引引起水分分損失，從從而推遲遲或防礙礙水泥的的水化，表表面混凝凝土最容容易而且且直接受受到這種種不利影影響。因因此混凝凝土澆筑筑后的最最初幾天天是養(yǎng)護(hù)護(hù)的關(guān)鍵鍵時期，在在施工中中應(yīng)切