混凝土的施工溫度與裂縫控制分析

葛存貴

（江蘇恒天偉智能科技實業(yè)有限公司，210000）

1 引言

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，在砼強(qiáng)度逐步發(fā)展的過程中，溫度變化對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有顯著的不容忽視的影響。

2 混凝土施工中產(chǎn)生裂縫的內(nèi)因

大體積混凝土施工中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，其次是混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。

3 混凝土施工中溫度裂縫出現(xiàn)的機(jī)理分析

大體積混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時干時濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫?；炷潦且环N脆性材料，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1／10左右。由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運輸和澆筑過程中的離析現(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轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時溫度應(yīng)力可超過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)律對于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工極為重要。

4 控制溫度裂縫的措施

為防止裂縫，減小溫度應(yīng)力可從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。

4.1 控制溫度的措施

(1)改善骨料級配，用干硬性混凝土、摻混和料，加引氣劑或塑化劑等，以減少混凝土中的水泥用量；(2)拌和混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻，以降低混凝土的澆筑溫度；(3)減小混凝土的澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；(4)在混凝土中埋設(shè)循環(huán)水管，通過循環(huán)水降低混凝土內(nèi)部部溫度，內(nèi)部溫度不大于表面溫度，在表面不產(chǎn)生拉應(yīng)力。在降溫過程中，由于受到外部約束，混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗裂能力時，即會產(chǎn)生裂縫?；炷羶?nèi)部濕度變化較小或較慢，但表面濕度可能變化較大，如果養(yǎng)護(hù)不到位，表面干縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，往往會導(dǎo)致裂縫。由于原材料不均勻、水灰比變化大、運輸和澆注混凝土過程中產(chǎn)生離析等原因，混凝土中各部分抗拉強(qiáng)度也是不均勻的，存在易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。混凝土或配筋混凝土的邊緣部位如產(chǎn)生拉應(yīng)力，則由混凝土自身來承擔(dān)，一般要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或出現(xiàn)小于混凝土抗拉強(qiáng)度的拉應(yīng)力。混凝土降溫過程中，往往會在混凝土內(nèi)部引起較大的拉應(yīng)力。因此，掌握溫度應(yīng)力的變冷水降低混凝土的內(nèi)部溫度；(5)氣溫驟降時混凝土進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面產(chǎn)生過大的溫度梯度；(6)冬季施工時，長期暴露的混凝土表面或薄壁結(jié)構(gòu)，應(yīng)采取保溫措施。

4.2 改善約束條件的措施

避免基礎(chǔ)起伏過大;合理地分縫分塊;合理的安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。此外，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是很困難的，所以施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

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應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時間，以免混凝土表面產(chǎn)生早期裂縫。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，此時表面溫度亦較氣溫為高，如拆除模板，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)力疊加，再加上混凝土干縮，表面拉應(yīng)力達(dá)到很大數(shù)值時，就有導(dǎo)致裂縫的危險，但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋保溫材料，對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，具有顯著的效果。

加筋對大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小，因為大體積混凝土的含筋率極低。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下，鋼的各項性能是穩(wěn)定的，而與應(yīng)力狀態(tài)、時間及溫度無關(guān)。鋼的線膨脹系數(shù)與混凝土的線膨脹系數(shù)相差很小，在溫度變化時兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。因此，在混凝土中要利用鋼筋來防止細(xì)小裂縫的出現(xiàn)很困難，但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫一般就變得數(shù)目多、間距小、寬度和深度減小。如果鋼筋的直徑細(xì)而間距密時，對提高混凝土抗裂性的效果較好。混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的表面常常會發(fā)生細(xì)而淺的裂縫，其中大多數(shù)屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺，但其對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性仍有一定影響。

為確?；炷凉こ藤|(zhì)量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，合理使用外加劑也是減少裂縫的有效措施之一。

5 結(jié)束語

總之，在實踐中只要我們對混凝土配合比設(shè)計，施工過程控制中采取有效的應(yīng)對措施，裂縫就是可以有效控制的，從而減少或避免裂縫帶來的不利影響，最終保證工程的質(zhì)量。

[1]董翼生。淺談混凝土的施工溫度與裂縫控制及措施[J]，河南建材，2008年04期

[2]尹國輝，淺談混凝土的施工溫度與裂縫[J]，魅力中國，2009-3