高溫下大坍落度混凝土施工裂縫分析與防治

張玉棟 陳 偉 薛 斌

(1.河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000；2.國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司，河北 張家口 075000)

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高溫下大坍落度混凝土施工裂縫分析與防治

張玉棟1陳 偉2薛 斌1

(1.河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000；2.國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司，河北 張家口 075000)

大坍落度混凝土在高溫條件下的施工裂縫問題在現(xiàn)階段顯得尤為突出，已經(jīng)成為困擾工程施工人員的一大難題，針對這種比較普遍的工程現(xiàn)象，對大坍落度混凝土在高溫條件下裂縫出現(xiàn)的原因進(jìn)行了分析，并提出了一系列有效的防治大坍落度混凝土裂縫出現(xiàn)和開展的措施.這些措施在實(shí)際工程中進(jìn)行應(yīng)用，取得了不錯的效果，迄今為止無裂縫出現(xiàn)，為以后的類似工程提供了一定的借鑒作用.

高溫；大坍落度混凝土；防治措施

0 引 言

近年來，隨著商品混凝土的不斷發(fā)展，泵送混凝土已經(jīng)成為工程上使用最為廣泛的一種混凝土，泵送混凝土由于使用管道進(jìn)行輸送，所以要求混凝土的坍落度S必須滿足要求，所以一般工程上使用的泵送混凝土都是大坍落度混凝土(混凝土坍落度S在100 mm以上)，對于坍落度這么大的混凝土單純的通過外加劑是不能夠?qū)崿F(xiàn)的，往往需要增大其水膠比W/B[1,2]，所以對于大坍落度混凝土來說，一般水膠比W/B比普通混凝土要大，水膠比W/B越大，水泥顆粒和水的接觸面積越大，混凝土的凝結(jié)硬化速度就越快，所以對于大坍落度混凝土來說，其水化放熱速度更快，若再加以外界高溫的影響，混凝土內(nèi)部的水化不能及時的傳遞出去，混凝土內(nèi)外出現(xiàn)熱應(yīng)力，就會導(dǎo)致混凝土裂縫的出現(xiàn)[3].所以大坍落度混凝土來說，施工工藝不滿足要求，就很容易導(dǎo)致混凝土在施工的工程中出現(xiàn)各種各樣的裂縫，本文針對這種問題，對大坍落度混凝土在高溫條件下裂縫出現(xiàn)的原因進(jìn)行了分析，并提出了一系列有效的防治大坍落度混凝土裂縫出現(xiàn)和開展的措施.

1 大坍落度混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

1.1 膠凝材料

膠凝材料的顆粒組成和礦物組成直接影響到膠凝材料水化反應(yīng)的速度，尤其對于大坍落度混凝土，由于水膠比W/B比較大，膠凝材料水化放熱是混凝土產(chǎn)生溫度應(yīng)力、導(dǎo)致溫度裂縫的重要因素.如果膠材的早期強(qiáng)度過高，則水化速度過快，放熱速度加快，在膠材水化早起就會因自身體積收縮或者溫度收縮和干燥收縮而導(dǎo)致混凝土樓板開裂[4-6].

1.2 骨料(砂、石)不滿足要求

如果實(shí)際工程中配制混凝土所選用的砂石其含泥量過多，那么隨著混凝土的凝結(jié)硬化，在其界面處會存在缺陷，導(dǎo)致混凝土樓板表面產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋.同時，骨料的含泥量過高，會導(dǎo)致骨料與水泥石的界面粘結(jié)力降低，除此之外還會增加混凝土的單位用水量，一方面增大了混凝土的體積收縮，另外一方面也降低了混凝土樓板的抗拉強(qiáng)度，從而導(dǎo)致混凝土樓板裂縫發(fā)生.

1.3 施工縫設(shè)置不合理

實(shí)際工程中，一些施工企業(yè)缺少必要的常識，為追求施工速度，不完全按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，隨意設(shè)置施工縫.如施工過程中忽略企口縫的留置、導(dǎo)致斜坡槎的形成，樓板的后澆帶減少模板支撐，甚至不支模板，不設(shè)水平拉結(jié)，企口縫存在蜂窩、孔洞，疏松的混凝土沒有清理干凈，這些因素都可能導(dǎo)致混凝土裂縫的出現(xiàn).

1.4 溫度變化

大坍落度混凝土澆筑完工后的初期，由于水泥水化會釋放出大量的水化熱.混凝土表面由于和大氣接觸，不受約束，散熱很快，混凝土內(nèi)部積聚大量的水化熱，所以混凝土內(nèi)部溫度急劇上升.由于混凝土材料本身的導(dǎo)熱性能差，水化熱散發(fā)速度更為緩慢，這就導(dǎo)致了混凝土內(nèi)外出現(xiàn)較大的溫差，由于內(nèi)外體積變化程度不一致，導(dǎo)致混凝土表面拉應(yīng)力的產(chǎn)生.當(dāng)這些拉應(yīng)力超過混凝土的抗裂能力時，就會引發(fā)混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生[7-9].

隨著外界環(huán)境溫度的變化，在混凝土澆施工后期，特別是夏天太陽隊(duì)混凝土表面暴曬時，混凝土的表面溫度很高，這時，如果突遇大雨天氣，混凝土表面溫度迅速下降，這也會導(dǎo)致混凝土內(nèi)外產(chǎn)生很大的溫差.產(chǎn)生的溫差越大，混凝土內(nèi)外形成的溫度應(yīng)力也越大，所產(chǎn)生的拉應(yīng)力也越大.尤其混凝土是一個非勻質(zhì)的復(fù)合材料，各點(diǎn)的強(qiáng)度不可能完全一樣，各點(diǎn)的變形也不一樣，在相對薄弱的部位便首先引發(fā)裂縫的產(chǎn)生.

2 大坍落度混凝土裂縫防治措施

大坍落度混凝土由于水膠比W/B較大，這就導(dǎo)致水泥在凝結(jié)硬化變成水泥石過程中，水化放熱速度快，混凝土溫度升高，體積膨脹，這時混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力為比較小的壓應(yīng)力.等到混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到一定程度以后，熱量不斷向外傳遞，同時溫度下降，這時將導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差的產(chǎn)生.這時，混凝土因?yàn)榻禍?，所以混凝土的體積會有所收縮，但是由于溫度變化不均勻，并且受周圍約束，所以混凝土內(nèi)部會出現(xiàn)拉應(yīng)力，當(dāng)混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于其抗拉強(qiáng)度時，裂縫便產(chǎn)生了.因此，通過分析大坍落度混凝土裂縫產(chǎn)生機(jī)理，要想防治大坍落度混凝土的裂縫問題，防止混凝土內(nèi)外出現(xiàn)過大溫差是最為有效的措施，本文作者結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為可以從以下幾個方面入手對高溫條件下的大坍落度混凝土的裂縫問題進(jìn)行防治.

2.1 原材料控制

原材料是影響混凝土水化熱大小的關(guān)鍵因素，所以控制原材料是控制混凝土水化放熱量有效的手段.

膠凝材料：不同品種的水泥由于混合材料的摻量不同，所以其水化放熱量也不一樣.對于大坍落度混凝土，尤其是在高溫條件下使用的大坍落度混凝土，在選擇膠凝材料的時候，同等級強(qiáng)度等級前提下，盡量選擇低熱水泥，如火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥.

骨料：骨料在混凝土中主要起骨架的作用，基本不參與任何物理化學(xué)反應(yīng)，所以在原材料選擇時，盡量提高骨料的摻量，對于降低混凝土水化熱是非常有效的.在選擇骨料時，要嚴(yán)格控制骨料的含泥量以及石粉含量，同時選擇顆粒級配良好的粗細(xì)骨料.

拌合用水：使用溫度比較低的地下水，如果地下水溫度仍不滿足要求，可以再水中放置冰塊降溫后再使用.

外加劑：使用緩凝劑，延緩大坍落度混凝土的凝結(jié)硬化，為水化熱的釋放提供充足的時間，防止混凝土內(nèi)外溫差過大.

2.2 混凝土入模溫度的控制

(1)優(yōu)化施工順序，選擇合理的澆筑時間.

對于高溫條件下的大坍落度混凝土來說，選擇合理的澆筑時間、優(yōu)化施工順序非常重要，盡量在外界溫度比較低的條件下澆筑混凝土，較優(yōu)的施工順序如下：

(2)用地下水噴淋粗骨料.

在混凝土澆筑前及混凝土配制過程中，可以使用地下水連續(xù)噴淋粗骨料，一方面可以降低骨料的溫度，另外一方面也可以減少混凝土自生體積收縮變形.

(3)集料倉上方搭設(shè)涼棚.

在粗細(xì)骨料集料倉上方搭設(shè)涼棚，避免陽光直射.

表1 溫措施采用前后溫度對比

2.3 混凝土內(nèi)部布置冷水管

圖1 混凝土內(nèi)部水管布置圖

對于高溫條件下的大坍落度混凝土來說，布置冷卻水管是最為有效的一個措施，由于在高溫條件下進(jìn)行混凝土施工，混凝土的入模溫度高，所以在施工的過程中降低混凝土水化熱而產(chǎn)生內(nèi)部高溫顯得尤為重要.

混凝土內(nèi)部冷水管采用高強(qiáng)度的聚乙烯管，直徑為5 cm，同時在混凝土內(nèi)部設(shè)置測溫探頭，水管布置如圖1所示，測溫探頭具體做法如圖2所示.實(shí)時監(jiān)測混凝土在養(yǎng)護(hù)過程中的內(nèi)外溫度的變化情況，并根據(jù)溫度變化情況調(diào)整水泵的工作，以防止混凝土內(nèi)外溫差過大情況的出現(xiàn)，防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫.混凝土內(nèi)部三個測溫點(diǎn)及室外溫度變化如圖3所示.

圖2 測溫探頭做法 圖3 混凝土內(nèi)部溫度隨時間變化曲線

3 結(jié) 論

綜上所述，本文針對高溫條件下大坍落度混凝土的裂縫問題進(jìn)行了重點(diǎn)研究.重點(diǎn)分析了大坍落度混凝土在高溫條件下裂縫產(chǎn)生的原因，本文認(rèn)為原材料的選擇、施工縫的設(shè)置和外界環(huán)境溫度的變化是導(dǎo)致大流動性混凝土開裂的主要原因.針對導(dǎo)致大坍落度混凝土在高溫條件下裂縫開展的原因，本文提出了控制原材料、噴淋骨料和設(shè)置冷水管三條防治措施，并在實(shí)際工程中進(jìn)行應(yīng)用，效果良好，可以有效的防止大坍落度混凝土裂縫的出現(xiàn).

[1]鞠麗艷．混凝土裂縫抑制措施的研究進(jìn)展[J].混凝土，2002(5)：11～14

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[6]鐘愛成，孫勇，謝劍學(xué).泵送混凝土裂縫的成因及防治[J].建材技術(shù)與應(yīng)用，2006(2)：63～64

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[9]郝曉玉，丁賢，唐延?xùn)|.高強(qiáng)度泵送混凝土裂縫原因及質(zhì)量控制[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2014(14)：301～301

Analysis and Prevention of Cracks in Concrete with High Slump at High Temperature

ZHANGYu-dong1，CHENWei2，XUEBin1

(1.Hebei University of Architecture,Zhangjiakou 075000,Hebei,China;2.Zhangjiakou Power Company,Hebei Electric Power Co.,Ltd,State Grid,Zhangjiakou,Hebei)

The construction crack problem of high slump concrete under high temperature is especially prominent at this stage,which has become a difficult problem for the construction workers.In view of this common engineering phenomenon,this paper analyzes the causes of cracks in high temperature condition,and puts forward a series of to prevent and cure the cracks of concrete with large slump.Being applied in practical engineering,these effective measures achieved good results.So far,no cracks appeared which provides a reference for future similar projects.

high temperature;great slump concrete;control measures

2016-02-27

張玉棟(1986-)，講師，從事結(jié)構(gòu)工程研究.

TU 7

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