大體積混凝土施工期間的溫度裂縫控制

Word版本，下載可自由編輯大體積混凝土施工期間的溫度裂縫控制所謂大體積混凝土，普通是指現(xiàn)場澆筑的混凝土其尺寸大到必需實行措施以應(yīng)付水泥水化產(chǎn)生的熱量以及陪同發(fā)生的體積變化，盡量削減溫度裂縫[1]。在大體積混凝土中，溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義。這主要是因為兩方面的緣由。首先，在施工中混凝土經(jīng)常浮現(xiàn)溫度裂縫，影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。第二，在運轉(zhuǎn)過程中，溫度變化對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有不容忽略的影響。我們碰到的主要是施工中的溫度裂縫，因此本文主要針對施工中混凝土裂縫的成因和處理措施做一闡述。

1.裂縫產(chǎn)生的緣由

按照有關(guān)資料，由施工因素造成的混凝土早期裂縫占80%左右，因混凝土材料方面的緣由造成的裂縫占15%左右，因設(shè)計不當造成的裂縫占5%左右。因此，下面主要從施工角度研究產(chǎn)生裂縫的緣由[2]。

1.1違章施工、不當施工造成混凝土裂縫

夏季施工時因為運送車交通不暢耽誤時光，在泵車出料時混凝土的經(jīng)時坍落度損失較大，混凝土的和易性和流淌性較差，現(xiàn)場工人人為加水，造成混凝土強度的降低，加水部分的混凝土水灰比和強度與原協(xié)作比的混凝土不同造成的凝縮裂縫和干縮裂縫。

主要結(jié)構(gòu)部位模板支撐不利，或拆模過早造成混凝土內(nèi)部受振，或者混凝土內(nèi)部在未達到設(shè)計強度時超負荷造成裂縫。施工時預(yù)留孔洞、預(yù)埋通風采暖水電管道不引起重視，未實行鋼筋加強措施，造成裂縫。混凝土養(yǎng)護工作管理不嚴，造成混凝土早期強度增長時失水，收縮量大，產(chǎn)生裂縫。種種緣由造成混凝土運送車不能準時到達準時供料，現(xiàn)場澆筑停留時光超過混凝土終凝時光，而又沒有按施工縫處理好接頭部位等。

1.2振搗方式不當引起裂縫

不正確的振搗方式會造成混凝土分層離析、表面浮漿而使混凝土面層開裂，或造成混凝土砂漿大量向低處流動致使混凝土產(chǎn)生不勻稱沉降收縮而在結(jié)構(gòu)厚薄交界處浮現(xiàn)裂縫。

商品混凝土因為采納攪拌車運送、泵送澆筑，混凝土坍落度比較大，凝聚時光比較長，普通混凝土初凝時光都在10小時以上甚至更長，即使在炎熱的夏天，在摻了高效緩凝減水劑后，澆搗好的混凝土表面被太陽暴曬，水分蒸發(fā)很快，形成一層幾毫米厚的“被子”，看上去混凝土似乎己凝聚，實際上內(nèi)部還遠未達到初凝，甚至還能流淌。我們曾多次用貫入阻力儀測定摻了高效緩凝減水劑的混凝土砂漿在太陽直曬之下的凝聚時光，結(jié)果初凝時光都在12～16小時。這樣的混凝土若不舉行二次振搗和多次抹面，混凝土表面不行避開會浮現(xiàn)裂縫。開頭是淺表性的、窄細的，若不準時處理，裂縫就會擴展，因為應(yīng)力集中，終于的裂縫很可能是貫通性的。采納二次振搗可以消退因塑性沉降引起的混凝土內(nèi)分層，阻斷因泌水而留下的連貫穿道，改善骨料界面結(jié)構(gòu)，提升混凝土強度和抗?jié)B能力；采納二次以上抹面，可以有效提升因泌水而減弱的混凝土表面強度，消退“被子”現(xiàn)象，使混凝土因水分蒸發(fā)而引起的塑性裂縫準時得到愈合。

有人怕二次振搗會影響混凝土強度，實際上對初凝前的混凝土舉行二次振搗不僅不會降低強度，反而會使強度提升。我們曾做過實驗，在舉行混凝土試塊制作的同時，留出一份試樣過三小時后再去做試塊，試壓結(jié)果是三小時后做的試塊強度反而高。這就說明因為二次振搗消退了混凝土內(nèi)分層，改善了骨料界面情況，提升了強度。

1.3養(yǎng)護不當引起混凝土開裂

現(xiàn)場養(yǎng)護不當是造成混凝土收縮開裂最主要的緣由。

混凝土澆筑后，若表面不準時籠罩舉行濕潤養(yǎng)護，表面水分快速蒸發(fā)，很簡單產(chǎn)生收縮裂縫，特殊是在氣溫高、相對濕度低、風速大的狀況下，干縮更簡單發(fā)生。有資料表明，當風速為16m/s時，混凝土中的水分蒸發(fā)速度是無風時的四倍。

目前，許多施工現(xiàn)場在澆筑混凝土時都不能做到準時籠罩保溫養(yǎng)護，普通總要等到最后一遍抹光結(jié)束后才籠罩，還有無數(shù)工地根本就不予籠罩，結(jié)果混凝土表面開裂。正確的做法應(yīng)當是在第一次抹平后就立刻用塑料薄膜籠罩，不讓水分蒸發(fā)，依賴混凝土自身的水分舉行保濕養(yǎng)護。需舉行其次次抹光時，揭開薄膜，抹完了再準時蓋上。

摻加粉煤灰時必需有充分的保水養(yǎng)護才干較好地發(fā)揮其功能性，而外加劑如微膨脹劑在反應(yīng)過程中也需要大量的結(jié)合水，否則影響其補償收縮、反抗裂縫的效果，故養(yǎng)護時保濕工作未做好會導致混凝土的抗裂。

對于保濕養(yǎng)護的時光，絕對是越長越好。養(yǎng)護14天的混凝土的收縮比只養(yǎng)護3天的收縮降低約20%。因此，國家驗收規(guī)范規(guī)定混凝土澆筑后的保溫養(yǎng)護時光不得少于14天，但因為工程工期的制約，絕大多數(shù)施工人員做不到，所以混凝土浮現(xiàn)干縮裂縫就在所難免了。

2.溫度應(yīng)力的分析

2.1按照溫度應(yīng)力的形成過程可分為以下三個階段：

早期：自澆筑混凝土開頭至水泥放熱基本結(jié)束，普通約30天。這個階段的兩個特征，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。因為彈性模量的變化，這一時期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。

中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止，這個時期中，溫度應(yīng)力主要是因為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。

晚期：混凝土徹低冷卻以后的運轉(zhuǎn)時期。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。

2.2按照溫度應(yīng)力引起的緣由可分為兩類：

自生應(yīng)力：邊界上沒有任何約束或徹低靜止的結(jié)構(gòu)，假如內(nèi)部溫度是非線性分布的，因為結(jié)構(gòu)本身相互約束而浮現(xiàn)的溫度應(yīng)力。例如，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，在表面浮現(xiàn)拉應(yīng)力，在中間浮現(xiàn)壓應(yīng)力。約束應(yīng)力：結(jié)構(gòu)的所有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的應(yīng)力共同作用。

要想按照已知的溫度精確?????分析出溫度應(yīng)力的分布、大小是一項比較復雜的工作。在大多數(shù)狀況下，需要依賴模型實驗或數(shù)值計算。混凝土的徐變使溫度應(yīng)力有相當大的松弛，計算溫度應(yīng)力時，必需考慮徐變的影響，詳細計算這里就不再細述。

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方面著手。

3.1控制溫度的措施如下：

采納改善骨料級配，用干硬性混凝土，摻混合料，加入引氣劑或塑化劑等措施以削減混凝土中的水泥用量；

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；

熱天澆筑混凝土時削減澆筑厚度，通過澆筑層面散熱；

在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；

規(guī)定合理的拆模時光，氣溫驟降時舉行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；

施工中長久裸露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在嚴寒時節(jié)實行保溫措施；

3.2改善約束條件的措施是：

合理地分縫分塊；

避開基礎(chǔ)過大起伏；

合理的支配施工工序，避開過大的高差和側(cè)面長久裸露；

此外，改善混凝土的性能，提升抗裂能力，加強養(yǎng)護，防止表面干縮，特殊是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫是非常重要，應(yīng)特殊注重避開產(chǎn)生貫通裂縫，浮現(xiàn)后要恢復其結(jié)構(gòu)的整體性是非常困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫通性裂縫的發(fā)生為主。

在混凝土的施工中，為了提升模板的周轉(zhuǎn)率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當混凝土溫度高于氣溫時應(yīng)適當考慮拆模時光，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，浮現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，因為水化熱的散發(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，必定引起溫度梯度，從而在表面附加拉應(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)值時，就有導致裂縫的危急，但假如在拆除模板后準時在表面籠罩輕型保溫材料，如泡沫海綿等，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，由于大體積混凝土的含筋率極低。只是對普通鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下，鋼的各項性能是穩(wěn)定的，而與應(yīng)力狀態(tài)、時光及溫度無關(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。因為鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7～15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100～200kg/cm2。因此，在混凝土中想要通過鋼筋來防止細小裂縫的浮現(xiàn)很困難。但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫普通就變得數(shù)目多、間距小、寬度與深度較小了。而且假如鋼筋的直徑細而間距密時，對提升混凝土抗裂性的效果較好?；炷梁弯摻罨炷两Y(jié)構(gòu)的表面經(jīng)常會發(fā)生細而淺的裂縫，其中大多數(shù)屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫普通都較淺，但它對結(jié)構(gòu)的強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，提升混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是削減開裂的措施之一。例如使用減水防裂劑，筆者在實踐中總結(jié)出其主要作用為：

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月就已被國際上所確認。

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削減25%。

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削減15%的水泥用量，其體積用增強骨料用量來補充。

減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，削減混凝土泌水，削減沉縮變形。

提升水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提升的混凝土抗裂性能。

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升的混凝土抗拉強度，大幅提升混凝土的抗裂性能。

摻加外加劑可使混凝土密實性好，可有效地提升混凝土的抗碳化性，削減碳化收縮。

摻減水防裂劑后混凝土緩凝時光適當，在有效防止水泥快速水化放熱基礎(chǔ)上，避開因水泥長久不凝而帶來的塑性收縮增強。

摻外加劑混凝土和易性好，表面易抹平，形成微膜，削減水分蒸發(fā)，削減干燥收縮.

許多外加劑都有緩凝、增強和易性、改善塑性的功能，我們在工程實踐中應(yīng)多舉行這方面的試驗對照和討論，比單純的靠改善外部條件，可能會越發(fā)簡捷、經(jīng)濟。

4.混凝土的早期養(yǎng)護

實踐證實，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要緣由是溫度梯度造成嚴寒地區(qū)的溫度驟降也簡單形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。

5.結(jié)束語