混凝土箱梁溫度產(chǎn)生裂縫控制措施

趙軍生

（中鐵二十三局集團(tuán)，黑龍江，齊齊哈爾，161000）

混凝土箱梁溫度產(chǎn)生裂縫控制措施

趙軍生

（中鐵二十三局集團(tuán)，黑龍江，齊齊哈爾，161000）

本文通過(guò)查閱有關(guān)混凝土方面的書(shū)籍，對(duì)混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因和預(yù)防裂縫的措施進(jìn)行等進(jìn)行闡述,并提出了相應(yīng)的裂縫控制措施。

混凝土；溫度；裂縫；原因；控制

我國(guó)高鐵建設(shè)正在如火如荼的進(jìn)行中，900T箱梁的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)每天都在進(jìn)行，混凝土的澆筑時(shí)刻都在發(fā)生。而混凝土的裂縫較為普遍，盡管我們?cè)谑┕ぶ胁扇「鞣N措施，小心謹(jǐn)慎，但裂縫仍然時(shí)有出現(xiàn)。

由于我國(guó)幅員遼闊，溫差大，北方地區(qū)溫差達(dá)到 70℃，在大體積混凝土中，溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度裂縫，影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。其次，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有顯著的不容忽視的影響。

因此本文僅對(duì)施工中混凝土溫度裂縫的成因和處理措施做一探討。

一、裂縫產(chǎn)生的原因分析

現(xiàn)澆箱梁混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多，常見(jiàn)的有溫度和濕度變化、基礎(chǔ)不均勻沉降、支架模板變形和原材料不合格等原因。

在混凝土硬化收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因。塑性收縮發(fā)生在混凝土澆筑后4～5小時(shí)左右，此時(shí)水泥水化反應(yīng)激烈,分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時(shí)骨料因自重下沉，因此時(shí)混凝土尚未硬化，為塑性收縮。在骨料下沉過(guò)程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。在箱梁腹板與頂?shù)装褰唤犹?，因硬化前沉?shí)不均勻?qū)l(fā)生表面的順腹板方向裂縫?；炷两Y(jié)硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減小，即為縮水收縮(干縮)。混凝土是一種脆性材料，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1／10左右，短期加荷時(shí)的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×104， 長(zhǎng)期加荷時(shí)的極限位伸變形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運(yùn)輸和澆筑過(guò)程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力，則須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計(jì)中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時(shí)溫度應(yīng)力可超過(guò)其它外荷載所引起的應(yīng)力，因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。這在大跨徑箱型連續(xù)梁橋中更為明顯。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。

二、裂縫控制措施

1、控制溫度措施：

（1）選用低熱或中熱水泥，改善骨料級(jí)配，減少水泥用量，降低水灰比，加大粉煤灰的摻量等措施以減少混凝土中的水泥用量；

（2）在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、保水性，降低水化熱。

（3）改善混凝土的攪拌加工工藝，降低混凝土的澆筑溫度。

（4）加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑后，及時(shí)用濕潤(rùn)的草簾、麻布等覆蓋，并注意灑水養(yǎng)護(hù),適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，保證混凝土表面緩慢冷卻。規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；

（5）在寒冷季節(jié)，混凝土表面應(yīng)設(shè)置保溫措施，以防止寒潮襲擊。

（6）炎熱的夏天拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度，澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；

（7）在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫。

2、外加劑措施：

在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(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，如泡沫海棉等，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。

為保證混凝土工程質(zhì)量，防止開(kāi)裂，提高混凝土的耐久性，使用減水防裂劑，其主要作用為：

（1）混凝土中存在大量毛細(xì)孔道，水蒸發(fā)后毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細(xì)孔徑可降低毛細(xì)管表面張力，但會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低。

（2）水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%左右。

（3）水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強(qiáng)度的條件下可減少 15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來(lái)補(bǔ)充。

（4）減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。

（5）提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提高的混凝土抗裂性能。

（6）混凝土在收縮時(shí)受到約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)裂縫就會(huì)產(chǎn)生。減水防裂劑可有效的提高的混凝土抗拉強(qiáng)度，大幅提高混凝土的抗裂性能。

（7）摻加外加劑可使混凝土密實(shí)性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮。

（8）摻減水防裂劑后混凝土緩凝時(shí)間適當(dāng)，在有效防止水泥迅速水化放熱基礎(chǔ)上，避免因水泥長(zhǎng)期不凝而帶來(lái)的塑性收縮增加。

（9）摻外加劑混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，減少干燥收縮。

3、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。

混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達(dá)到兩個(gè)方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。

適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的。混凝上的保溫措施常常也有保濕的效果。新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失，從而推遲或防礙水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時(shí)期，在施工中應(yīng)切實(shí)重視起來(lái)。

三、總結(jié)

以上對(duì)現(xiàn)澆箱梁混凝土的施工溫度與裂縫之間的關(guān)系在理論和實(shí)踐上進(jìn)行了初步探討，具體施工中我們要靠多觀察、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，相信對(duì)于現(xiàn)澆箱梁混凝土裂縫成因分析會(huì)更加透徹，多方面的研究探討，箱梁混凝土的裂縫是完全可以避免的。

TU568

1674-3954（2011）03-0289-01