大体积混凝土施工期间的温度裂缝控制

Word版本，下载可自由编辑大体积混凝土施工期间的温度裂缝控制所谓大体积混凝土，普通是指现场浇筑的混凝土其尺寸大到必需实行措施以应付水泥水化产生的热量以及陪同发生的体积变化，尽量削减温度裂缝[1]。在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是因为两方面的缘由。首先，在施工中混凝土经常浮现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。第二，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有不容忽略的影响。我们碰到的主要是施工中的温度裂缝，因此本文主要针对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一阐述。

1.裂缝产生的缘由

按照有关资料，由施工因素造成的混凝土早期裂缝占80%左右，因混凝土材料方面的缘由造成的裂缝占15%左右，因设计不当造成的裂缝占5%左右。因此，下面主要从施工角度研究产生裂缝的缘由[2]。

1.1违章施工、不当施工造成混凝土裂缝

夏季施工时因为运送车交通不畅耽误时光，在泵车出料时混凝土的经时坍落度损失较大，混凝土的和易性和流淌性较差，现场工人人为加水，造成混凝土强度的降低，加水部分的混凝土水灰比和强度与原协作比的混凝土不同造成的凝缩裂缝和干缩裂缝。

主要结构部位模板支撑不利，或拆模过早造成混凝土内部受振，或者混凝土内部在未达到设计强度时超负荷造成裂缝。施工时预留孔洞、预埋通风采暖水电管道不引起重视，未实行钢筋加强措施，造成裂缝。混凝土养护工作管理不严，造成混凝土早期强度增长时失水，收缩量大，产生裂缝。种种缘由造成混凝土运送车不能准时到达准时供料，现场浇筑停留时光超过混凝土终凝时光，而又没有按施工缝处理好接头部位等。

1.2振捣方式不当引起裂缝

不正确的振捣方式会造成混凝土分层离析、表面浮浆而使混凝土面层开裂，或造成混凝土砂浆大量向低处流动致使混凝土产生不匀称沉降收缩而在结构厚薄交界处浮现裂缝。

商品混凝土因为采纳搅拌车运送、泵送浇筑，混凝土坍落度比较大，凝聚时光比较长，普通混凝土初凝时光都在10小时以上甚至更长，即使在炎热的夏天，在掺了高效缓凝减水剂后，浇捣好的混凝土表面被太阳暴晒，水分蒸发很快，形成一层几毫米厚的“被子”，看上去混凝土似乎己凝聚，实际上内部还远未达到初凝，甚至还能流淌。我们曾多次用贯入阻力仪测定掺了高效缓凝减水剂的混凝土砂浆在太阳直晒之下的凝聚时光，结果初凝时光都在12～16小时。这样的混凝土若不举行二次振捣和多次抹面，混凝土表面不行避开会浮现裂缝。开头是浅表性的、窄细的，若不准时处理，裂缝就会扩展，因为应力集中，终于的裂缝很可能是贯通性的。采纳二次振捣可以消退因塑性沉降引起的混凝土内分层，阻断因泌水而留下的连贯穿道，改善骨料界面结构，提升混凝土强度和抗渗能力；采纳二次以上抹面，可以有效提升因泌水而减弱的混凝土表面强度，消退“被子”现象，使混凝土因水分蒸发而引起的塑性裂缝准时得到愈合。

有人怕二次振捣会影响混凝土强度，实际上对初凝前的混凝土举行二次振捣不仅不会降低强度，反而会使强度提升。我们曾做过实验，在举行混凝土试块制作的同时，留出一份试样过三小时后再去做试块，试压结果是三小时后做的试块强度反而高。这就说明因为二次振捣消退了混凝土内分层，改善了骨料界面情况，提升了强度。

1.3养护不当引起混凝土开裂

现场养护不当是造成混凝土收缩开裂最主要的缘由。

混凝土浇筑后，若表面不准时笼罩举行湿润养护，表面水分快速蒸发，很简单产生收缩裂缝，特殊是在气温高、相对湿度低、风速大的状况下，干缩更简单发生。有资料表明，当风速为16m/s时，混凝土中的水分蒸发速度是无风时的四倍。

目前，许多施工现场在浇筑混凝土时都不能做到准时笼罩保温养护，普通总要等到最后一遍抹光结束后才笼罩，还有无数工地根本就不予笼罩，结果混凝土表面开裂。正确的做法应当是在第一次抹平后就立刻用塑料薄膜笼罩，不让水分蒸发，依赖混凝土自身的水分举行保湿养护。需举行其次次抹光时，揭开薄膜，抹完了再准时盖上。

掺加粉煤灰时必需有充分的保水养护才干较好地发挥其功能性，而外加剂如微膨胀剂在反应过程中也需要大量的结合水，否则影响其补偿收缩、反抗裂缝的效果，故养护时保湿工作未做好会导致混凝土的抗裂。

对于保湿养护的时光，绝对是越长越好。养护14天的混凝土的收缩比只养护3天的收缩降低约20%。因此，国家验收规范规定混凝土浇筑后的保温养护时光不得少于14天，但因为工程工期的制约，绝大多数施工人员做不到，所以混凝土浮现干缩裂缝就在所难免了。

2.温度应力的分析

2.1按照温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：

早期：自浇筑混凝土开头至水泥放热基本结束，普通约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。因为弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。

中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是因为混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。

晚期：混凝土彻低冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。

2.2按照温度应力引起的缘由可分为两类：

自生应力：边界上没有任何约束或彻低静止的结构，假如内部温度是非线性分布的，因为结构本身相互约束而浮现的温度应力。例如，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面浮现拉应力，在中间浮现压应力。约束应力：结构的所有或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。

这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。

要想按照已知的温度精确     分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数状况下，需要依赖模型实验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松弛，计算温度应力时，必需考虑徐变的影响，详细计算这里就不再细述。

3.温度的控制和防止裂缝的措施

为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。

3.1控制温度的措施如下：

采纳改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加入引气剂或塑化剂等措施以削减混凝土中的水泥用量；

拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；

热天浇筑混凝土时削减浇筑厚度，通过浇筑层面散热；

在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；

规定合理的拆模时光，气温骤降时举行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；

施工中长久裸露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在严寒时节实行保温措施；

3.2改善约束条件的措施是：

合理地分缝分块；

避开基础过大起伏；

合理的支配施工工序，避开过大的高差和侧面长久裸露；

此外，改善混凝土的性能，提升抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特殊是保证混凝土的质量对防止裂缝是非常重要，应特殊注重避开产生贯通裂缝，浮现后要恢复其结构的整体性是非常困难的，因此施工中应以预防贯通性裂缝的发生为主。

在混凝土的施工中，为了提升模板的周转率，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时光，以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模，在表面引起很大的拉应力，浮现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期，因为水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度亦较气温为高，此时拆除模板，表面温度骤降，必定引起温度梯度，从而在表面附加拉应力，与水化热应力迭加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值时，就有导致裂缝的危急，但假如在拆除模板后准时在表面笼罩轻型保温材料，如泡沫海绵等，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。

加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小，由于大体积混凝土的含筋率极低。只是对普通钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下，钢的各项性能是稳定的，而与应力状态、时光及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小，在温度变化时两者间只发生很小的内应力。因为钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7～15倍，当内混凝土应力达到抗拉强度而开裂时，钢筋的应力将不超过100～200kg/cm2。因此，在混凝土中想要通过钢筋来防止细小裂缝的浮现很困难。但加筋后结构内的裂缝普通就变得数目多、间距小、宽度与深度较小了。而且假如钢筋的直径细而间距密时，对提升混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝土结构的表面经常会发生细而浅的裂缝，其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝普通都较浅，但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。

为保证混凝土工程质量，防止开裂，提升混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是削减开裂的措施之一。例如使用减水防裂剂，笔者在实践中总结出其主要作用为：

混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力，但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在六十年月就已被国际上所确认。

水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量削减25%。

水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可削减15%的水泥用量，其体积用增强骨料用量来补充。

减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，削减混凝土泌水，削减沉缩变形。

提升水泥浆与骨料的粘结力，提升的混凝土抗裂性能。

混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提升的混凝土抗拉强度，大幅提升混凝土的抗裂性能。

掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提升混凝土的抗碳化性，削减碳化收缩。

掺减水防裂剂后混凝土缓凝时光适当，在有效防止水泥快速水化放热基础上，避开因水泥长久不凝而带来的塑性收缩增强。

掺外加剂混凝土和易性好，表面易抹平，形成微膜，削减水分蒸发，削减干燥收缩.

许多外加剂都有缓凝、增强和易性、改善塑性的功能，我们在工程实践中应多举行这方面的试验对照和讨论，比单纯的靠改善外部条件，可能会越发简捷、经济。

4.混凝土的早期养护

实践证实，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要缘由是温度梯度造成严寒地区的温度骤降也简单形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。

5.结束语