混凝土溫度、收縮裂縫的控制方法

王恩慧

（江蘇省農(nóng)墾工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，江蘇 淮安 223001）

現(xiàn)澆混凝土，當(dāng)它厚度大于0.8m，混凝土量大，又連續(xù)施工的結(jié)構(gòu)物，這種現(xiàn)澆混凝土稱為大體積混凝土。從結(jié)構(gòu)物的裂縫有關(guān)調(diào)查資料介紹，裂縫產(chǎn)生原因，由荷載引起的裂縫約占15%-20%，而由溫度，收縮變形引起的裂縫約占80%-85%，由此可見，在施工期間采取有效措施來控制溫度，收縮(包括徐變)裂縫，保證工程質(zhì)量，提高建筑物結(jié)構(gòu)的耐久性，對發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

根據(jù)國內(nèi)外設(shè)計(jì)規(guī)范和有關(guān)試驗(yàn)要求，混凝土最大裂縫寬控制標(biāo)準(zhǔn)一般為：(1)無侵蝕介質(zhì)、無防滲要求的0.3～0.4MM；(2)輕微侵蝕介質(zhì)、無防滲要求的0.2～0.3MM；(3)嚴(yán)重侵蝕介質(zhì)、有防滲要求的0.1～0.2MM。否則將影響結(jié)構(gòu)物的耐久性和使用安全。

1 混凝土產(chǎn)生裂縫的種類及成因

結(jié)構(gòu)物在實(shí)際使用過程中，承受兩大類荷載:靜荷載，動(dòng)荷載和其他外荷載稱為第一類荷載。溫度，收縮，不均勻沉陷的變形荷載稱為第二類荷載。因此，結(jié)構(gòu)混凝土裂縫的產(chǎn)生主要有兩種：一是由體積變形變化產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力引起，結(jié)構(gòu)由溫度、收縮和膨脹、不均勻沉降等因素引起的裂縫；二是在荷載作用下的變形，即應(yīng)力引起的裂縫。由于第二類荷載產(chǎn)生引起的裂縫約占80%-85%，且在實(shí)際施工中可以控制，我們將重點(diǎn)對第二類荷載進(jìn)行分析。

1.1 溫差裂縫和收縮裂縫

溫度收縮應(yīng)力是結(jié)構(gòu)裂縫的主要成因，溫差高低變化，會(huì)使混凝土發(fā)生膨脹或收縮，產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生溫差裂縫。而混凝土內(nèi)的溫度差一般由水泥水化熱和外界溫度變化，構(gòu)件處于聚熱聚冷狀態(tài)等因素造成。

建筑工程的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，它承受的溫差與收縮的主要部分是由均勻溫差和均勻收縮。但是由于結(jié)構(gòu)截面大，水泥用量多，水泥和水化合所釋放的水化熱就會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，由此造成的溫度收縮應(yīng)力是導(dǎo)致鋼筋混凝土裂縫的主要原因，這種裂縫大致可分為兩種：

表面裂縫：大體積混凝土澆筑后，水泥和水化合所產(chǎn)生的大量水化熱，使混凝土內(nèi)部溫度不斷上升，從而形成中心溫度高、表面溫度低這樣一個(gè)溫度梯度。使混凝土內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)這個(gè)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

混凝土在養(yǎng)護(hù)過程中，會(huì)出現(xiàn)毛細(xì)收縮、化學(xué)收縮及干烘收縮過程，當(dāng)混凝土強(qiáng)度較低時(shí)會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫，常常出現(xiàn)在混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面上，呈現(xiàn)細(xì)而淺的狀態(tài)。具體分析如下:(1)收縮裂縫與養(yǎng)護(hù)條件有關(guān)，混凝土未完全硬化前，若日曬、高溫、養(yǎng)護(hù)不周，混凝土表面失水過快促使混凝土表面溫度發(fā)生劇烈變化，表面收縮受到內(nèi)部混凝土的約束而導(dǎo)致表面龜裂。這種收縮裂縫一般很細(xì)，分布不規(guī)則，如及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓抹密實(shí)養(yǎng)護(hù)是可以愈合的。終凝前后，由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生較寬較深裂縫，有些是從石顆粒邊緣開始發(fā)展，此時(shí)混凝土尚未與石子結(jié)合牢固，裂縫由外向內(nèi)寬度減小，凝固后期，混凝土已有相當(dāng)強(qiáng)度之后，鋼筋可與混凝土共同受壓力，由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，產(chǎn)生的收縮裂縫一般均勻分布于相鄰的兩根鋼筋之間，這多由于混凝土收縮時(shí)鋼筋不變形，阻礙了混凝土的收縮變形而造成的。(2)收縮裂縫還與混凝土級(jí)配、澆搗密實(shí)程度、水灰比和構(gòu)件幾何尺寸有關(guān)。

貫穿裂縫：大體積混凝土澆筑初期，混凝土處于升溫階段及塑性狀態(tài)，彈性模量很小，變形變化所引起的應(yīng)力很小，故溫度應(yīng)力一般可忽略不計(jì)。但是過了數(shù)日，混凝土逐漸降溫，這個(gè)降溫差引起的變形加上混凝土多余水份蒸發(fā)時(shí)引起的體積收縮變形，受到結(jié)構(gòu)邊界條件的約束時(shí)又引起拉應(yīng)力，當(dāng)這個(gè)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土整個(gè)截面就會(huì)產(chǎn)生貫穿裂縫。

從控制裂縫的觀點(diǎn)來講，表面裂縫危害較小，而貫穿裂縫要影響結(jié)構(gòu)的整體性、防水性和耐久性，影響正常使用。因此應(yīng)積極采取措施，盡量避免表面裂縫的開展。

1.2 荷載引起的裂縫

混凝土裂縫有些并不是溫度和收縮所引起的，而是在由于施工中，因不按規(guī)范及操作規(guī)程和構(gòu)件設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，會(huì)使構(gòu)件處于不利狀態(tài)受力而引起裂縫。

混凝土沒有達(dá)到拆模強(qiáng)度，此時(shí)混凝土受自重或稍有外力作用可能產(chǎn)生裂縫。即使達(dá)到拆模強(qiáng)度，在拆模時(shí)若受到較大沖擊也會(huì)產(chǎn)生裂縫。有時(shí)裂縫在拆模后并沒有產(chǎn)生，但因未達(dá)到吊裝強(qiáng)度而過早吊裝也會(huì)產(chǎn)生裂縫。

鋼筋混凝土構(gòu)件在澆筑中，鋼筋移位，受拉區(qū)保護(hù)層過厚，容易在吊裝或承載后，受拉區(qū)產(chǎn)生裂縫。

構(gòu)件物的不均勻沉降，使構(gòu)件實(shí)際受力狀態(tài)與設(shè)計(jì)受力狀態(tài)改變也會(huì)引起裂縫。

構(gòu)件材料、混凝土標(biāo)號(hào)都達(dá)到設(shè)計(jì)要求，承受壓力時(shí)，承壓面面積變化，發(fā)生應(yīng)力集中，也會(huì)引起裂縫。

大體積混凝土由于水泥的水化作用，混凝土澆筑后在硬化過程中產(chǎn)生的溫度不均勻，混凝土內(nèi)部高溫可達(dá)800C 左右，內(nèi)外溫差形成溫度應(yīng)力，造成結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫。怎樣控制溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫？我們在宿遷三線船閘的施工中針對溫度來進(jìn)行控制。

2 溫度控防裂措施:

目前國內(nèi)外一般都采用設(shè)置永久伸縮縫、后澆帶、隔段分澆等方法來釋放溫度和收縮應(yīng)力，以控制裂縫的開展。大多數(shù)國家伸縮縫的間距定為30～40M，個(gè)別國家則定為10～20M。我國現(xiàn)行規(guī)范（TJ10-74）規(guī)定：混凝土中配有構(gòu)造鋼筋的現(xiàn)澆式結(jié)構(gòu)，其伸縮縫的最大間距為30M。以上方法的優(yōu)點(diǎn)是符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，但施工相當(dāng)麻煩，并在一定程度上影響工程進(jìn)度和受力狀態(tài)。除此以外，還有一種薄層澆筑混凝土的方法，就是將大截面的混凝土橫向分成0.75～1.50M 左右的厚度進(jìn)行水平分層澆筑混凝土，每層間隔時(shí)間有的5－7 天，有的多達(dá)15 天以上。這樣做的好處是可以利用分層，易于散熱來加速降低混凝土內(nèi)部的溫度，減少內(nèi)部溫差，但不利的是分層澆筑將使上層后澆的混凝土受到下層先澆混凝土的很大約束作用，反而促使裂縫更易開展。

因此為了防止裂縫開展，應(yīng)著重控制混凝土凝固期的溫升，在溫度應(yīng)力方面采取一些技術(shù)措施，但這些措施不是孤立的，而且相互聯(lián)系，相互制約的，必須結(jié)合實(shí)際全面考慮，合理采用，才能收到防止裂縫的效果。

2.1 在設(shè)計(jì)上采取措施

將大體積混凝土結(jié)構(gòu)解體、分塊。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的適當(dāng)部位設(shè)置施工寬縫以減少在施工期產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。

在結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生裂縫的部位設(shè)置施工寬縫。

待混凝土穩(wěn)定達(dá)到一定的強(qiáng)度或沉降穩(wěn)定后，用提高一級(jí)微膨脹混凝土將施工寬縫封住。

設(shè)計(jì)取低標(biāo)號(hào)混凝土以減少水泥用量。

混凝土與鋼筋混凝土的裂縫一般均由拉應(yīng)力引起，即使是軸向受壓荷載的結(jié)構(gòu)物，其內(nèi)部也存在劈拉應(yīng)力，容易引起裂縫。在混凝土結(jié)構(gòu)中適當(dāng)配置防裂鋼筋和構(gòu)造鋼筋，對溫度應(yīng)力或收縮應(yīng)力，都能提高結(jié)構(gòu)的抗裂性。

2.2 在施工中采取的措施

優(yōu)化混凝土配合比。混凝土的沉縮裂縫和沉縮量與混凝土的流動(dòng)性有關(guān)，混凝土配合比應(yīng)滿足的基本要求是：在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度，施工和易性要求的前提下，盡可能降低水泥材料的用量，以控制混凝土內(nèi)部水化熱溫升。降低單位水泥用量，如果水泥用量越多，水灰比越大，則收縮就越大，優(yōu)化混凝土配合比是降低混凝土水化熱必要措施。

原材料選擇及其品質(zhì)控制:

水泥：選擇水化熱低的水泥，水泥入場后應(yīng)分批堆放，并采取有效的防潮措施。散裝水泥入場溫度不超過500C。

粉煤灰：為降低混凝土水化熱溫升，采用雙摻技術(shù)。大體積混凝土選用二級(jí)粉煤灰，改善混凝土的和易性。

外加劑：在混凝土中加入各種外加劑可以使混凝土獲得必要的特性。減少水泥用量，降低水化熱（通過試驗(yàn)外加劑在水泥用量的15%，降低水化熱15%左右）。液化劑和塑化劑都有助于防止混凝土收縮裂縫的形成,同時(shí)避免出現(xiàn)施工冷縫，延緩混凝土水化熱的開展，削減了混凝土溫升。

混凝土澆筑溫度控制?；炷翝仓囟瓤刂埔獜幕炷恋某鰴C(jī)溫度，運(yùn)輸過程，入倉等三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行溫度控制。

混凝土出機(jī)溫度的控制。砂石料盡量避免陽光曝曬引起骨料溫度的大幅度升高。采用不受氣溫影響的井水，作為混凝土拌和用水，澆筑溫度超過29℃時(shí)，采用加冰措施，用冰水拌和混凝土，使水溫度降低到18℃左右。選擇溫度較低的季節(jié)施工，在夏季高溫季節(jié)施工時(shí)，為降低澆筑溫度，宜采用夜間澆筑混凝土。

混凝土在運(yùn)輸過程中盡量縮短混凝土的運(yùn)輸時(shí)間和減少曝曬時(shí)間。

混凝土入倉溫度的控制。當(dāng)氣溫高于混凝土入倉溫度時(shí)，盡量縮短覆蓋時(shí)間，防止熱量倒灌，縮短混凝土曝曬時(shí)間。

為降低混凝土的水化熱，在混凝土澆筑過程中摻人10-15%堅(jiān)實(shí)無裂縫，沖洗干凈，規(guī)格為150-250mm 的石塊。投人石塊不僅使水泥用量減少，而且石塊本身也吸收熱量，對降低水化熱控制溫度裂縫相當(dāng)重要。

混凝土養(yǎng)護(hù)。混凝土凝固期在彈性模量和強(qiáng)度未達(dá)一定數(shù)值時(shí)是不具抗裂能力的。表面養(yǎng)護(hù)不僅有利于混凝土表面散熱，而且對保證混凝土強(qiáng)度的增長，降低干縮應(yīng)力都具有十分重要的意義。混凝土澆筑后，采用一層土工布覆蓋，并始終保持混凝土表面潮濕?；炷琉B(yǎng)護(hù)用水溫度必須和混凝土盡量保持一致，以避免出現(xiàn)內(nèi)外較大溫差，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于15 天。

保溫是防止混凝土表面裂縫的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)氣溫驟降，日平均氣溫在2-3d 內(nèi)連續(xù)下降6-8℃，或晝夜溫差超過上述溫度幅度時(shí)，對齡期不滿28 天的混凝土要采取表面保溫措施，以降低混凝土內(nèi)表溫差，防止出現(xiàn)裂縫。

此外控制拆模時(shí)機(jī)，避免在夜間或氣溫驟降期間拆模，拆模后能夠回填的部位應(yīng)盡可能立即回填。

混凝土的溫度測量:將鉑電阻元件裝人保護(hù)籠內(nèi)，用導(dǎo)線連接鉑電阻元件和溫度巡測儀，經(jīng)調(diào)整后，埋在指點(diǎn)的測溫點(diǎn)上，巡測儀將混凝土內(nèi)部溫度可及時(shí)顯示在數(shù)字指示盤上。

總之，為了避免混凝土裂縫的產(chǎn)生應(yīng)注意：

嚴(yán)格控制水灰比；振搗要密實(shí)；凝固時(shí)間不宜過快，摻加減水劑和適量粉煤灰，促進(jìn)和易性；混凝土下料不應(yīng)過快；注意高溫季節(jié)；注意混凝土的養(yǎng)護(hù)；在混凝土澆筑1～2 小時(shí)后（初凝）對混凝土進(jìn)行二次振搗、二次收面；避免過長時(shí)間的混凝土攪拌等。

3 結(jié)束語

造成混凝土裂縫的原因很多，從混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的形式、結(jié)構(gòu)的受力、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、建筑材料的質(zhì)量、添加劑、施工方法等因素有關(guān)，應(yīng)根據(jù)各種不同因素采取相應(yīng)的措施，才能有效的防止混凝土裂縫的產(chǎn)生。

[1]陳立.談大體積混凝土溫度與收縮裂縫的產(chǎn)生及控制措施.工程建設(shè)與設(shè)計(jì).2003-10-30.