建筑大體積混凝土溫度裂縫原因及措施

荀輝

摘 要：大體積混凝土在當今高層建筑及大型設(shè)備基礎(chǔ)中的應(yīng)用越來越多。但混凝土溫度裂縫這個問題仍是建筑工程中面臨的一大技術(shù)難題。文章通過對大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生原因及影響因素進行分析，提出采取有效防止裂縫產(chǎn)生的措施。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；溫度裂縫；原因；措施

前言

隨著高層及超高層建筑、大型設(shè)備基礎(chǔ)在我國大中城市的出現(xiàn)，大體積混凝土應(yīng)用越來越廣泛。但由于其尺寸龐大，水泥水化熱散發(fā)困難，使得混凝土澆筑后內(nèi)外溫差大，這樣大體積混凝土就容易產(chǎn)生嚴重的裂縫，從而降低混凝土的強度、整體性以及抗?jié)B能力等。因此，必須找出迫使大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的原因，并采取行之有效的控制措施。

1 大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的原因

大體積混凝土溫度裂縫是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。第一，其內(nèi)部溫度發(fā)生變化引起應(yīng)力和應(yīng)變；第二，混凝土具有自身的強度和抵抗變形的能力?；炷翜囟茸兓a(chǎn)生的變形受到內(nèi)、外部的約束后，產(chǎn)生很大的應(yīng)力。當溫度應(yīng)力超過混凝土所能承受的抗拉強度時，就會出現(xiàn)裂縫。具體來講，是由于混凝土結(jié)構(gòu)在硬化期間，水泥放出大量的水化熱，這樣內(nèi)部溫度不斷上升，形成內(nèi)外溫差，隨著內(nèi)外溫差的不斷加大，混凝土表面受到很大的拉應(yīng)力，而它的早期抗拉強度比較低，這樣就形成了裂縫。而這種溫差只存在混凝土表面，離開表面就減弱了，這就是裂縫為什么只存在混凝土面層，而表層以下結(jié)構(gòu)仍然完整的緣故。另外混凝土結(jié)構(gòu)溫差較大，受到外界約束力時，在沒有采取特殊降低措施、放松或取消約束時，易發(fā)生貫穿溫度裂縫。

1.1 水化熱為主要因素

大體積混凝土在水化熱時，由于斷面較厚，水泥放出的熱量聚集在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部，而不易散失。有實驗測試證明：水泥水化熱能引起20℃～30℃的升溫，甚至更高?？梢?，水泥水化熱是大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的主要因素。混凝土的導熱性能差，在澆筑初期混凝土強度和彈性模量都比較低，水化熱引起的急劇升溫約束不是很大，引起的溫度也不大，但隨著混凝土期齡的增加，其彈性模量也跟著增高，因而對混凝土內(nèi)部降溫收縮的約束也就越來越大，直到產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。

1.2 外界溫度的差異

在大體積混凝土施工過程中，其澆筑溫度常受到外界氣溫的變化影響。外界氣溫越高，混凝土的結(jié)構(gòu)溫度也就越高；若外界溫度下降，將會增加混凝土降溫幅度，特別在外界氣溫突然降低時，會增加混凝土內(nèi)外溫差。而溫度應(yīng)力是由溫差引起的變形造成，溫差越大，溫度應(yīng)力也就越大。在外界溫度較高時，大體積混凝土內(nèi)部不易散熱，有時溫度高達60～65℃，此外還有很大的延續(xù)時間。由此可見，防止混凝土內(nèi)外溫差過大引起的溫度應(yīng)力非常重要。

1.3 混凝土的收縮變形

泵送混凝土具有流動性和抗裂性的特點，而這兩點又相互矛盾。因此在滿足泵送塌落度的條件下應(yīng)盡量降低水灰比。在控制混凝土的收縮性及提高抗裂性時，就應(yīng)該嚴格控制砂、石骨料和含水率，并利用計算機自動調(diào)整配料的水灰比。必要時調(diào)整水泥水灰比，減少用水量。在混凝土水泥水化過程中常發(fā)生收縮變形，而只有少數(shù)為膨脹變形。可見，混凝土收縮變形產(chǎn)生的應(yīng)力不容忽視。

2 大體積混凝土溫度裂縫的控制措施

從上文可以看出，大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因有很多種，因此在施工時應(yīng)結(jié)合各種因素，控制混凝土的入模溫度，縮小混凝土內(nèi)外溫差，延長降溫速率等，以此減少混凝土的收縮變形帶來的影響。主要控溫措施有以下幾種。

2.1 溫度控制采取的措施

入模溫度、最高溫度、養(yǎng)護溫度是大體積混凝土溫度控制中主要考慮的三個方面。其中入模溫控，取決于混凝土入模時各種原料的初始溫度。在施工時，加冰冷卻拌合水、骨料、水泥等，在外界溫度較低時澆筑混凝土，在運輸時采取麻袋覆蓋噴水冷卻降溫。最高溫控：在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管，通入冷卻水，降低內(nèi)部最高溫度。這種方法具有適用性好、比較靈活的特點。養(yǎng)護溫控：采用混凝土表面保溫法，降低混凝土內(nèi)外溫差，這樣可以減少大體積混凝土的裂縫，特別是表面的裂縫。

2.2 降低混凝土的內(nèi)溫

通過大量實驗證明，水泥的用量能直接影響混凝土水化熱溫升。由此可見，在進行混凝土配比時，在滿足混凝土施工時要求應(yīng)盡量減少水泥用量。為防止溫度裂縫，減低水熱溫升，應(yīng)利用雙摻技術(shù)，以粉煤灰替代部分水泥。合理選擇混凝土的配合比。

合理選擇水泥類型、嚴格控制水泥用量。優(yōu)先選用425R普通高標號水泥，減少水泥用量。充分利用礦渣硅酸鹽水泥的特性，減少水化熱，降低混凝土溫度。充分利用混凝土后期強度，降低水泥量，推遲水化熱峰值期。

嚴格控制骨料級配和含泥量。骨料宜選擇10～40mm連續(xù)級配碎石，中砂宜選系度模數(shù)在2.80～3.00（砂率控制在40%～45%）。其中砂石的含泥量不用超過1%，且不得混有其他雜質(zhì)。

選擇適當?shù)膿胶狭虾屯饧觿＿x擇粉煤灰作為摻合料，可替代部分水泥，降低水化熱。同時它還可以減少混凝土中水的用量，減少泌水和離析現(xiàn)象的發(fā)生。提高混凝土的后期強度，便于抗裂。采用緩凝高效減水劑FDN，可以減緩水泥水化熱的速度，利于水化熱量的散失，減低混凝土內(nèi)部的溫度，能有效避免溫度裂縫的產(chǎn)生。另外，在混凝土中摻入適量的UEA膨脹劑，可以有效防止混凝土產(chǎn)生裂縫，提高混凝土的強度和耐久性。

2.3 斜面分層法施工工藝

在大體積混凝土施工中，采用“定段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序推進，一次到頂”的方法稱之為斜面分層法。這種方法根據(jù)泵送大體積混凝土的特點和工程的實際情況來決定。它能很好的適應(yīng)泵送工藝，減少混凝土運輸管道經(jīng)常拆洗、接長的特點，不僅提高了泵送效率，還簡化了混凝土泌水處理，保證了上、下層混凝土澆筑間隔不超出初凝的時間限制。根據(jù)混凝土泵送時形成的一個自然的坡度，在每個澆筑帶的前后布置兩道振動器。為解決上部混凝土密實情況，第一道振動器應(yīng)布置在混凝土出料口處。為確保下部混凝土的密實情況，在混凝土坡腳處布置第二道振搗器。這樣隨著混凝土澆筑工作的推進，振動器也相應(yīng)的跟著推進，已確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量。

2.4 施工溫度的監(jiān)測

為了及時掌握大體積混凝土各個部位溫度的變化，應(yīng)對其內(nèi)部各部位進行溫度監(jiān)測，這樣可以有效的采取措施降低其內(nèi)部溫度，保證工程質(zhì)量。在混凝土澆筑1～5d，這個階段混凝土溫升最快，在這期間，應(yīng)每30分鐘讀取一次數(shù)據(jù)，此后讀取時間可延長。比如，在6～20d，可每3小時讀取一次數(shù)據(jù)；21～30d，可每6小時讀取一次數(shù)據(jù)。

2.5 后期養(yǎng)護

澆筑施工完成拆模后，應(yīng)及時回填土或進行覆蓋保護。以防混凝土早、中期由于天氣變化影響混凝土內(nèi)外溫差變化，產(chǎn)生裂縫。對于大體積混凝土的養(yǎng)護，在滿足強度增長需要的同時，還要進行人工控制溫度的變化，以防混凝土開裂。

3 結(jié)束語

大體積混凝土溫度裂縫控制非常復(fù)雜，它是一項技術(shù)性強的系統(tǒng)工程，涉及到很多因素。因此，在以后的大體積混凝土施工中，應(yīng)因地制宜，采取完善的技術(shù)措施，認真做好每一個施工環(huán)節(jié)，就能更好的控制混凝土裂縫問題的出現(xiàn)。

參考文獻

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