淺談大體積混凝土的施工溫度與裂縫處理

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【摘要】通過多年的現(xiàn)場觀察，通過查閱有關(guān)混凝土內(nèi)部應(yīng)力方面的專著，對混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因、現(xiàn)場混凝土溫度的控制和預(yù)防裂縫的措施進行等進行闡述。

  【關(guān)鍵詞】混凝土溫度應(yīng)力裂縫控制   1溫度裂縫產(chǎn)生的原因     1.1水泥水化熱   水泥水化過程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的7d左右，大量的水泥水華熱使混凝土內(nèi)部升高，在表面引起拉應(yīng)力；后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或表面已經(jīng)凝固的混凝土的約束，因降溫收縮的砼又會在混凝土內(nèi)部引起拉應(yīng)力，尤其對于大體積混凝土來講，混凝土內(nèi)部和表面的散熱條件不同，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，這種內(nèi)外溫差巨大的現(xiàn)象更加嚴(yán)重，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。   1.2混凝土的收縮   混凝土在空氣中硬結(jié)時體積減小的現(xiàn)象稱為混凝土收縮?；炷猎诓皇芡饬Φ那闆r下這種自發(fā)變形不會產(chǎn)生應(yīng)力，但在受到外部約束時（支承條件、鋼筋等），變形受限，在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結(jié)硬過程中產(chǎn)生的體積變化，后期主要是混凝土內(nèi)部自由水分蒸發(fā)而引起的干縮變形。   1.3外界氣溫濕度變化的影響   澆筑溫度與外界氣溫有著直接關(guān)系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會愈高；如果外界溫度降低則又會增加大體積混凝土的內(nèi)外溫度梯度。如果外界溫度的下降過快，會造成很大的溫度應(yīng)力，極其容易引發(fā)混凝土的開裂。另外外界的濕度對混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會加速混凝土的干縮，也會導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。   2溫度的控制和防止裂縫的措施       2.1從設(shè)計方面，對大體積砼進行設(shè)計優(yōu)化   （1）改善約束條件，減少由于砼自身原因引起的裂縫，在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中要特別注意降低大體積結(jié)構(gòu)的約束度。例如：合理地分縫分塊；避免基礎(chǔ)過大起伏等；   （2）裂縫易發(fā)生部位加強構(gòu)造措施：如孔洞周圍以及轉(zhuǎn)角處布置一些斜筋，從而讓鋼筋代替混凝土承擔(dān)拉應(yīng)力，這樣可以有效的控制裂縫的發(fā)展。   （3）對于混凝土中鋼筋保護層的厚度應(yīng)當(dāng)盡量取較小值，因為保護層的厚度愈大愈容易發(fā)生裂縫。   （4）在設(shè)計中利用中低強度底水泥充分利用混凝土的后期強度。   2.2從材料方面，合理的選用熱量低、放熱慢的材料，并結(jié)合外加劑的使用，是控制裂縫的重要措施   （1）合理的選用水泥，減少用量   減少水泥水化過程中釋放的熱量，降低砼內(nèi)溫度梯度，是控制溫度裂縫的重要措施，因此，對于大體積混凝土應(yīng)該選擇低熱或者中熱的水泥品種，而水泥釋放溫度的大小及速度取決于水泥內(nèi)礦物成分的不同，水泥礦物中發(fā)熱速率最快和發(fā)熱量最大的是鋁酸三鈣（C3A），其他成分依次為硅酸三鈣（C3S）、硅酸二鈣（C2S）和鐵鋁酸四鈣（C4AF）；另外，水泥越細(xì)發(fā)熱速率越快，但是不影響最終發(fā)熱量。因此我們在大體積混凝土施工中應(yīng)盡量使用礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥等低熱水泥。   （2）摻加外加料和外加劑   粉煤灰作為一種常見的外加料，可以增加混凝土的密實度，減少水泥用量，提高抗?jié)B能力，改善混凝土的工作度，降低最終收縮值，能大幅降低大體積混凝土的水泥水化熱引起的內(nèi)部溫升，防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫，是防治混凝土溫度裂縫的最有效的方法之一。   （3）骨料控制   科學(xué)設(shè)計配合比，在保證強度的前提下，選取粒徑大強度高級配好的骨料，確定適且的水灰比、水泥用量、砂率，不宜過多增加水泥用量，坍落度不宜過大，這樣可以獲得較小的空隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，減小了混凝土裂縫的開展。2.3制定合理的施工方案，加強施工管理   （1）合理的安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露，調(diào)整施工進度，避免在夏季或冬季的極端氣候時段進行混凝土施工；熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；   （2）嚴(yán)格遵守實驗室簽發(fā)的配料單進行配料，水、水泥、砂、石子均應(yīng)以重量計，不得以車、锨數(shù)計量。稱量偏差控制在允許偏差范圍內(nèi)。拌和程序和拌和時間應(yīng)通過試驗決定，并嚴(yán)格控制；   （3）夏季施工應(yīng)注意降低混凝土澆筑溫度。降低混凝土澆筑溫度應(yīng)從降低混凝土出機口溫度，減少運輸和倉面的溫度回升兩方面入手。   （4）冬季施工應(yīng)注意混凝土保溫，規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，也需采取采取保溫措施，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；   （5）澆筑倉面控制?；炷亮芽p最先出現(xiàn)在混凝土的薄弱部位，所以應(yīng)最大限度地減少薄弱部位出現(xiàn)。   （6）二次抹壓?；炷翝仓戤叄▔撼尚?。在混凝土初凝前進行二次抹壓，消除因混凝土干縮。塑性收縮產(chǎn)生表面裂縫，以增加表面混凝土密實度。二次抹壓對消除以上原因產(chǎn)生的混凝土表面裂縫效果顯著。   2.4養(yǎng)護和表面保護   （1）加強混凝土的早期養(yǎng)護，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。   （2）注意混凝土的后期養(yǎng)護，當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時應(yīng)適當(dāng)考慮推遲拆模時間，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(dāng)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，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。冬季澆筑混凝土拆模時間不宜過短，一般在5d左右，拆模后應(yīng)立即對混凝土面進行保溫，防止混凝土突然暴露在寒冷的空氣中產(chǎn)生溫度裂縫。   3結(jié)束語   以上對混凝土的施工溫度與裂縫之間的關(guān)系進行了理論和實踐上的初步探討，雖然學(xué)術(shù)界對于混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論，但對于具體的預(yù)防和改善措施意見還是比較統(tǒng)一，同時在實踐中的應(yīng)用效果也是比較好的，具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。     參考文獻(xiàn)：   [1]李國勝.建筑結(jié)構(gòu)裂縫及加層加固疑難問題的處理.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.   [2]蔣素芬.小浪底工程堿骨料反應(yīng)控制.水利水電科技進展.