淺談大體積混凝土的施工溫度與裂縫處理

熊　韜

【摘 要】通過(guò)多年的現(xiàn)場(chǎng)觀察，通過(guò)查閱有關(guān)混凝土內(nèi)部應(yīng)力方面的專(zhuān)著，對(duì)混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因、現(xiàn)場(chǎng)混凝土溫度的控制和預(yù)防裂縫的措施進(jìn)行等進(jìn)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(guò)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(guò)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(huì)在混凝土內(nèi)部引起拉應(yīng)力，尤其對(duì)于大體積混凝土來(lái)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(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

1.2混凝土的收縮

混凝土在空氣中硬結(jié)時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱(chēng)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(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，但在受到外部約束時(shí)（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(kāi)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(guò)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(huì)愈高；如果外界溫度降低則又會(huì)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(guò)快，會(huì)造成很大的溫度應(yīng)力，極其容易引發(fā)混凝土的開(kāi)裂。另外外界的濕度對(duì)混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會(huì)加速混凝土的干縮，也會(huì)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(jì)方面，對(duì)大體積砼進(jìn)行設(shè)計(jì)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(jì)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(guò)大起伏等；

（2）裂縫易發(fā)生部位加強(qiáng)構(gòu)造措施：如孔洞周?chē)约稗D(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(duì)于混凝土中鋼筋保護(hù)層的厚度應(yīng)當(dāng)盡量取較小值，因?yàn)楸Ｗo(hù)層的厚度愈大愈容易發(fā)生裂縫。

（4）在設(shè)計(jì)中利用中低強(qiáng)度底水泥充分利用混凝土的后期強(qiáng)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(guò)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(duì)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?cè)诖篌w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(jiàn)的外加料，可以增加混凝土的密實(shí)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(jì)配合比，在保證強(qiáng)度的前提下，選取粒徑大強(qiáng)度高級(jí)配好的骨料，確定適且的水灰比、水泥用量、砂率，不宜過(guò)多增加水泥用量，坍落度不宜過(guò)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(kāi)展。

2.3制定合理的施工方案，加強(qiáng)施工管理

（1）合理的安排施工工序，避免過(guò)大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露，調(diào)整施工進(jìn)度，避免在夏季或冬季的極端氣候時(shí)段進(jìn)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(shí)驗(yàn)室簽發(fā)的配料單進(jìn)行配料，水、水泥、砂、石子均應(yīng)以重量計(jì)，不得以車(chē)、锨數(shù)計(jì)量。稱(chēng)量偏差控制在允許偏差范圍內(nèi)。拌和程序和拌和時(shí)間應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)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(jī)口溫度，減少運(yùn)輸和倉(cāng)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(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，施工中長(zhǎng)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(cāng)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?，抹壓成型。在混凝土初凝前進(jìn)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(shí)度。二次抹壓對(duì)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(hù)和表面保護(hù)

（1）加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，實(shí)踐證明，混凝土常見(jiàn)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(shuō)混凝土的保溫對(duì)防止表面早期裂縫尤其重要。

（2）注意混凝土的后期養(yǎng)護(hù)，當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮推遲拆模時(shí)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(shí)表面溫度亦較氣溫為高，此時(shí)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(xiǎn)，但如果在拆除模板后及時(shí)在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海綿等，對(duì)于防止混凝土表面產(chǎn)生過(guò)大的拉應(yīng)力，具有顯著的效果。冬季澆筑混凝土拆模時(shí)間不宜過(guò)短，一般在5d左右，拆模后應(yīng)立即對(duì)混凝土面進(jìn)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(yǔ)

以上對(duì)混凝土的施工溫度與裂縫之間的關(guān)系進(jìn)行了理論和實(shí)踐上的初步探討，雖然學(xué)術(shù)界對(duì)于混凝土裂縫的成因和計(jì)算方法有不同的理論，但對(duì)于具體的預(yù)防和改善措施意見(jiàn)還是比較統(tǒng)一，同時(shí)在實(shí)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(wèn)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)：

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