大體積混凝土溫度裂縫的成因與控制

李師生

摘 要：溫度裂縫是大體積混凝土澆筑過程普遍存在且不可避免的現(xiàn)象，裂縫的出現(xiàn)不僅會降低混凝土的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，加速混凝土的碳化，降低材料的耐久性，繼而影響建筑物的承載能力。文章對大體積混凝土溫度裂縫的成因與控制進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；溫度裂縫；成因；控制措施

大體積混凝土的開裂是目前建筑業(yè)普遍面臨的問題，通過以下實際案例分析可知，大體積混凝土裂縫主要是由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的，通過精心選擇原材料，采用合理的施工方法，可以有效地防止裂縫的產(chǎn)生。

1 大體積混凝土溫度裂縫的成因

1.1 水泥水熱化

大體積混凝土的施工面積較大，缺乏良好的導(dǎo)熱性，在混凝土澆筑后到硬化期間，水泥自身會釋放大量的水化熱；最高溫度可達(dá)30℃。內(nèi)部溫度無法散失而不斷升高，與外部形成了強(qiáng)烈的溫度差，從而引起了拉應(yīng)力，導(dǎo)致了混凝土裂縫的出現(xiàn)。

1.2 施工環(huán)境溫度影響

在寒冷的冬天，混凝土施工環(huán)境溫度普遍低下，在混凝土澆筑施工中，內(nèi)外溫差非常大。尤其是大體積混凝土施工面積較大，其內(nèi)部溫度與澆筑溫度的差異影響愈加明顯，極易導(dǎo)致混凝土表面裂縫或者貫穿性裂縫的出現(xiàn)。

1.3 混凝土收縮變形產(chǎn)生的影響

簡單來說，混凝土的收縮變形是指由于混凝土中水泥多余的水分揮發(fā)而導(dǎo)致的體積收縮。例如：在氣候干燥的環(huán)境下，隨著水分的快速蒸發(fā)，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)快速收縮，極易產(chǎn)生不規(guī)則的裂縫。

1.4 混凝土養(yǎng)護(hù)工作不到位

大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的另一重要原因在于混凝土的養(yǎng)護(hù)工作不到位。如若在混凝土施工結(jié)束后，沒有在第一時間對混凝土進(jìn)行覆蓋薄膜保濕處理，受外界溫度的影響，例如干燥、寒冷、大風(fēng)等天氣，混凝土水分將會快速流失，極易導(dǎo)致大量裂縫的產(chǎn)生。

2 大體積混凝土溫度裂縫的控制措施

2.1 科學(xué)選擇混凝土材料

（1）水泥是混凝土的重要構(gòu)成，其自身質(zhì)量，以及最終的使用量等都會影響混凝土的性能，為控制裂縫產(chǎn)生，可根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的性能要求，對水泥型號進(jìn)行選擇，并控制水泥的用量。根據(jù)實踐證明，水泥用量越多，水化熱則越高，致使混凝土強(qiáng)度增加發(fā)生裂縫。（2）骨料的用量也不宜過多，在混凝土配置過程中應(yīng)選擇含泥量較低、熱膨脹系數(shù)小的骨料。（3）為降低材料的水化熱，可以選擇礦渣、沸石粉、粉煤灰等物質(zhì)，并加入一定的外加劑，從而降低材料在膠結(jié)硬化中產(chǎn)生的水化熱。

2.2 合理進(jìn)行抗裂設(shè)計

（1）為減少截面突變發(fā)生的可能，應(yīng)對結(jié)構(gòu)的平面布置加以完善，減少結(jié)構(gòu)的約束應(yīng)力。（2）對混凝土結(jié)構(gòu)的配筋率有所掌握，做到鋼筋分布合理。（3）混凝土強(qiáng)度越高，越容易造成裂縫的發(fā)生，為此在設(shè)計過程中應(yīng)對混凝土強(qiáng)度加以明確。

2.3 嚴(yán)格控制混凝土材料溫度

溫度是造成裂縫出現(xiàn)的重要原因，對溫度進(jìn)行控制是最直接的方式之一，為此可通過溫度測試，及時掌握混凝土材料的溫度，根據(jù)溫度變化情況，采取合理的應(yīng)對措施。第一，進(jìn)行混凝土澆筑施工時，應(yīng)控制好攪拌溫度，運(yùn)輸過程中的混凝土溫度，更要對澆筑時的溫度進(jìn)行控制，確保其溫度在規(guī)范范圍內(nèi)。第二，混凝土澆筑后，需要至少7d的養(yǎng)護(hù)期，在養(yǎng)護(hù)過程中大體積混凝土最容易受到溫度影響，為此要做好溫度檢測，根據(jù)混凝土內(nèi)外部溫差變化，計算混凝土表面的拉應(yīng)力大小，依據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時進(jìn)行降溫處理。

2.4 規(guī)范工程施工

（1）采用科學(xué)先進(jìn)的攪拌工藝，比如說凈漿裹石，或者砂漿裹石等攪拌工藝，降低材料的水化熱，改善混凝土抗裂強(qiáng)度。（2）混凝土澆筑施工中，需要保證振搗密實，有必要時可進(jìn)行二次振搗，直至填充所有空隙。（3）施工環(huán)境的選擇，混凝土澆筑應(yīng)避免高溫環(huán)境，并在澆筑后合理進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理。

2.5 做好混凝土保濕保溫工作，降低內(nèi)外溫度差

（1）在冬天進(jìn)行大體積混凝土施工時，在完成澆筑后，應(yīng)對其表面進(jìn)行覆蓋保溫工作，減少混凝土內(nèi)外溫度的差異。此外，還要對混凝土內(nèi)部的溫度進(jìn)行實時監(jiān)控，根據(jù)其內(nèi)部溫度的變化不斷調(diào)整保溫措施。內(nèi)部溫度越高，則養(yǎng)護(hù)溫度也要相應(yīng)的提升，以此保證混凝土的內(nèi)外溫度差異在25℃范圍內(nèi)。但值得注意的是，養(yǎng)護(hù)溫度的變化速度要嚴(yán)格控制在0.9℃/h～1.5℃/h的范圍內(nèi)。（2）對混凝土長期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，設(shè)置科學(xué)的拆模時間，合理減緩混凝土的降溫時間與降溫速度，最大化地發(fā)揮混凝土的應(yīng)力松弛效應(yīng)。

2.6 提高混凝土拉伸性能，減少混凝土收縮變形

（1）在混凝土原材料的選擇上，選用性能良好的粗骨料，并且加強(qiáng)混凝土的振搗工作。以此來提升混凝土的密度與伸縮性能，降低混凝土收縮變形的現(xiàn)象發(fā)生，以保障混凝土的施工質(zhì)量。（2）在混凝土攪拌過程中，增加投料次數(shù)，盡量選用引氣劑，并且對混凝土進(jìn)行有效的振搗。將上下層混凝土的振搗搭接長度控制在振搗器的振幅作用半徑距離內(nèi)，控制好振搗的次數(shù)與力度。以此減少混凝土泌水現(xiàn)象發(fā)生。（3）科學(xué)設(shè)置混凝土分縫分塊，盡可能地減少基礎(chǔ)過大的起伏。同時，要對混凝土施工進(jìn)行規(guī)范，盡可能地減少混凝土過大的高差以及側(cè)面的長期暴露。以此來達(dá)到減少應(yīng)力的約束、降低混凝土收縮變形的目的。

2.7 大體積混凝土養(yǎng)護(hù)措施

（1）對于剛澆筑完工的大體積混凝土，應(yīng)在其周圍設(shè)置欄桿進(jìn)行保護(hù)，避免在混凝土的承受力未達(dá)到12N/mm之前有行人踩壓混凝土表面，造成對混凝土的損害。（2）當(dāng)遇到下雨，施工人員必須在第一時間對剛澆筑完工的混凝土表面蓋上塑料膜。這樣可以有效地防止雨水對混凝土表面漿料的沖刷。（3）混凝土澆筑結(jié)束后，要立即進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)以減少混凝土內(nèi)水分的揮發(fā)，并依靠其內(nèi)部的水分進(jìn)行自我保濕；如果混凝土進(jìn)行二次抹光需要掀開覆蓋物，抹完之后必須立即進(jìn)行再覆蓋處理。在對混凝土添加粉煤灰時，應(yīng)保證充足的水分含量，以保證其性能穩(wěn)定，減少混凝土裂縫的產(chǎn)生。（4）混凝土的養(yǎng)護(hù)時間要嚴(yán)格依照國家驗收標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，混凝土養(yǎng)護(hù)時長≥14d。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，混凝土養(yǎng)護(hù)時間達(dá)到14d的與達(dá)到3d的相比較，其收縮變形率降低了兩成。所以說，足夠的養(yǎng)護(hù)時間對減少混凝土裂縫有著重要的意義。

總之，在大體積混凝土的施工中，通過合理選擇和控制混凝土的用料、合理選擇溫控措施、嚴(yán)格控制澆筑質(zhì)量、做好溫度檢測工作及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等多方面采取有效技術(shù)措施，同時在施工實踐中要不斷總結(jié)經(jīng)驗，不斷提高施工技術(shù)水平和更新施工工藝，完全可以控制大體積混凝土溫度裂縫和施工裂縫的發(fā)生。

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