大體積混凝土冬季施工中溫度裂縫防治措施

摘要：冬季施工中大體積混凝土溫度裂縫成因及其影響因素，對溫度裂縫的防治提出了技術措施

關鍵詞：大體積混凝土裂縫防治措施

1、大體積混凝土裂縫機理分析

大體積混凝土內出現(xiàn)的裂縫，按其深度的不同，一般可分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三類。貫穿裂縫切斷了結構斷面，破壞結構的整體性和穩(wěn)定性，危害性是嚴重的，如與迎水面相通，還引起漏水。深層裂縫部分切斷了結構的斷面，也有一定的危害性。表面裂縫危害性較小，但處于基礎或者老混凝土約束范圍以內的表面裂縫，在內部混凝土降溫過程中，可能發(fā)展為深層甚至貫穿裂縫。北方冬季施工時由于環(huán)境氣溫過低，混凝土表面散熱速率加快，從而導致混凝土內外溫差極劇增大，更容易造成混凝土表面與內部形成的溫差裂縫，甚至形成貫通裂縫。

貫穿裂縫成因：隨著水泥水化反應的結束以及混凝土的不斷散熱，大體積混凝土由升溫階段過渡到降溫階段，隨溫度降低，體積收縮。由于混凝土內部熱量是通過表面向外散熱的在降溫階段，混凝土溫度場的分布仍是中心溫度高，表面溫度低的狀態(tài)，因此內部混凝土產生較大的內約束，同時，地基和邊界條件也對收縮的混凝土產生較大的外約束。所以降溫收縮，在混凝土中形成了較大的拉應力，從而引起大體積混凝土的貫穿裂縫。

可見，大體積混凝土產生溫度裂縫的原因，一個是混凝土內外溫度變化差引起的應力和應變，另一個是混凝土本身的抗拉強度和抵抗變形能力。當應力值大于混凝土的極限抗拉強度時，混凝土即出現(xiàn)裂縫。

2、影響大體積混凝土溫度裂縫的主要因素

1）水泥水化熱的影響：大體積混凝土由于結構物斷面大，自身的導熱性能又較差，澆灌后，在硬化期間，水泥放出大量的水化熱。據(jù)實測，它引起的溫度在工程的施土中高達20-30℃，在混凝土澆筑后的3-5d達到最高值，由此引起混凝土內部溫度不斷上升，表面和內部溫差很大。水泥水化熱聚集在結構物的內部不散失而引起升溫，引起不均勻膨脹與收縮，當受到約束時，就會導致混凝土開裂。水化熱與水泥用量、水泥品種有關，并隨混凝土的齡期按指數(shù)關系增長。

2）澆筑溫度與外界氣溫的影響：在東北冬季澆筑混凝土，由于環(huán)境溫度較低，內部與表面溫度差很大，特別是大體積混凝土基礎結構平面尺寸很大時，澆筑溫度對混凝土內部裂縫的開展影響明顯，容易產生表面裂縫或貫穿性裂縫。因此澆筑溫度是不可忽視的因素之一。

3）約束條件的影響：結構物在變形過程中，由于約束條件的存在，必然會受到一定的約束或抑制而阻礙變形。若沒有約束，無論內部溫度和外部溫度如何變化，都不會引起開裂。對于大體積混凝土來說，它總是置于一定的基底之上，這個約束產生的應力大于混凝土的抗拉強度時就引起開裂，直至貫穿。

4）混凝土的收縮變形的影響：在大體積混凝土中，僅有20%左右的水分是水泥水化所必須的，尚有80%的游離水分需要蒸發(fā)，多余水分蒸發(fā)所引起的混凝土體積收縮稱為收縮變形。因此，混凝土的收縮變形在約束力的作用下，在其內部就會產生拉應力，從而引起混凝土的開裂

3、防治溫度與收縮裂縫的技術措施

為了有效地控制有害裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，可采取如下措施：

1）降低水泥水化熱

①采用低水化熱或中水化熱的水泥品種配制混凝土。

②充分利用混凝土的后期強度或60d強度，減少水泥用量。試驗結果表明，每增加10公斤水泥用量，其水化熱將使混凝土的溫度相應升高1℃。

③盡量選用粒徑較大，級配良好的粗骨料，摻和粉煤灰等摻合料，或摻入相應的減水劑緩凝劑，改善混凝土和易性，從而降低水灰比，以達到減少水泥用量、降低水化熱的目的。

④予埋冷卻水管強制降溫，但必須注意嚴格控制進出口水溫溫差，一般不超過25℃。

⑤控制拌合用水溫度，防止水泥水化熱峰值提前上升，可采用冷水拌制混凝土，一般采用4—13℃冷水拌制混凝土。當外界氣溫為負溫時，可采用30—40℃熱水進行攪拌。