大體積混凝土溫度裂縫的成因與控制

1、<p>　　大體積混凝土溫度裂縫的成因與控制</p><p>　　【摘 要】近幾年來(lái)，水利工程快速發(fā)展，大型水工建筑物基礎(chǔ)多采用了大體積混凝土,但如何控制混凝土的內(nèi)外溫差和溫度變形而造成的裂縫，提高混凝土的抗?jié)B、抗裂和抗侵蝕性能，是大體積混凝土施工中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，本文簡(jiǎn)單分析了大體積混凝土溫度裂縫的形成原因，探討了相關(guān)控制方法。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】大體積混凝土 混

2、凝土施工 溫度裂縫 形成原因 控制措施 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　一．引言 </b></p><p>　　近幾年來(lái)，水利工程快速發(fā)展，大型水工建筑物基礎(chǔ)多采用了大體積混凝土。大體積混凝土是指最小截面尺寸大于1m的混凝土結(jié)構(gòu)。與普通鋼筋混凝土相比, 大體積混凝土具有結(jié)構(gòu)厚, 體積大

3、、混凝土數(shù)量多、工程條件復(fù)雜和施工技術(shù)要求高的特點(diǎn)。 由于大體積混凝土工程條件復(fù)雜、施工技術(shù)要求高、水泥水化熱較大、在混凝土澆筑過(guò)程中容易使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生溫度變形，進(jìn)而導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫的現(xiàn)象，不僅會(huì)延長(zhǎng)施工周期及增加投資成本，而且也會(huì)影響到水工建筑物的質(zhì)量與安全。 </p><p>　　二. 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因 </p><p>　　混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫

4、度和濕度的變化，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，模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。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(guò)程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。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)

5、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。 </p><p><b>　?。?）水泥水化熱 </b></p><p>　　水泥在水化過(guò)程中要釋放出一定的熱量，由于大體積混凝

6、土結(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)相對(duì)較小，所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部的水化熱無(wú)法及時(shí) 散發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)外溫差增大。單位時(shí)間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，隨著混凝土的齡期而增長(zhǎng)。由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以自然散熱，實(shí)際上內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3 ～ 5d。 </p><p>　?。?）外界氣溫變化 </p><p

7、>　　大體積砼在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化，特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加內(nèi)外層砼溫差，這對(duì)大體積砼是極為不利的.溫度應(yīng)力是由于溫差引起溫度變形造成的：溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大，同時(shí)在高溫條件下，大體積砼不易散熱，砼內(nèi)部的最高溫度一般可達(dá)60-65℃，并且有較長(zhǎng)的延續(xù)時(shí)間.因此，應(yīng)采取溫度控制措施，防止砼內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力。 </p><p>　　（3）混凝土的收縮 </p>

8、<p>　　混凝土中約20％的水分是水泥硬化所必須的，而約80％的水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會(huì)引起混凝土體積的收縮。混凝土收縮的主要原因是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以恢復(fù)膨脹并幾乎達(dá)到原有的體積。干濕交替會(huì)引起混凝土體積的交替變化，這對(duì)混凝土是很不利的。影響混凝土收縮，主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝。 </p><p>　　三.大

9、體積混凝土溫度裂縫控制措施。 </p><p>　　1.控制溫度裂縫發(fā)展的基本措施 </p><p>　?。?）選擇合適材料，降低水泥水化熱 </p><p>　　混凝土的配制采用礦渣硅酸鹽水泥摻加一定數(shù)量的粉煤灰，以減少水泥用量，降低水化熱。試驗(yàn)室應(yīng)提前做好混凝土的試配工作 ，選擇合適的砂、石級(jí)配?，F(xiàn)場(chǎng)要做好混凝土澆筑記錄，以確?；炷翑嚢栀|(zhì)量。在現(xiàn)場(chǎng)做好坍落度

10、試驗(yàn)，做到對(duì)混凝土質(zhì)量的跟蹤檢查及控制，如坍落度與原規(guī)定不符時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知檢測(cè)中心和攪拌站調(diào)整配合比。選用普通硅酸鹽水泥，其特點(diǎn)是混凝土不易離散，表面泌水少，便于混凝土表面壓光，防止表層開(kāi)裂；同時(shí)在混凝土中最大限度地增加粉煤灰的摻量，減少水泥用量，降低水化熱，使混凝土強(qiáng)度有所增加（包括早期強(qiáng)度），密實(shí)度增加，收縮變形也有所減少，泌水量下降，坍落度損失減少。粉煤灰與減水劑摻入混凝土稱為“雙摻技術(shù)”，由此會(huì)取得降低水灰比，減少水泥漿量，延緩

11、水化熱峰值的出現(xiàn)，降低溫度峰值，收縮變形也有所降低。 </p><p>　?。?）測(cè)溫孔的布置 </p><p>　　測(cè)溫孔的布置要有代表性，測(cè)溫孔應(yīng)布置于基礎(chǔ)比較深厚的部位，因?yàn)榇颂幍乃療犭y以散發(fā)，溫度較高?；A(chǔ)布置三個(gè)測(cè)溫孔，且應(yīng)避開(kāi)預(yù)埋設(shè)備及電纜套管等；測(cè)溫孔深度宜在墊層以上30cm為宜。測(cè)溫孔應(yīng)在底部、中部、上部各放置一個(gè)，上部的應(yīng)深入基礎(chǔ)30cm。測(cè)溫孔可通過(guò)預(yù)埋薄壁鋼管或PV

12、C材質(zhì)穿線套管來(lái)設(shè)置。 </p><p>　　2.大體積混凝土施工技術(shù)措施 </p><p>　　由于結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差的作用, 裂縫的產(chǎn)生是不可避免的。根據(jù)計(jì)算可以看出, 可以采用摻加粉煤灰等有效方法, 以降低混凝土硬化過(guò)程中混凝土內(nèi)表的溫差。因而, 在施工中采取適宜的措施, 能夠避免有害裂縫的出現(xiàn)。 </p><p>　?。?）、降低混凝土的入模溫度。澆筑大體積混凝土

13、時(shí)應(yīng)選擇較適宜的氣溫, 盡量避開(kāi)炎熱天氣澆筑。夏季可采用溫度較低的地下水?dāng)嚢杌炷? 或在混凝土拌和水中加入冰塊, 同時(shí)對(duì)骨料進(jìn)行遮陽(yáng)、灑水降溫, 在運(yùn)輸及澆筑過(guò)程中也采用遮陽(yáng)保護(hù)、灑水降溫等措施, 以降低混凝土拌和物的入模溫度; 摻加相應(yīng)的緩凝型減水劑; 在混凝土入模時(shí), 還可以采取強(qiáng)制通風(fēng)措施,加速模內(nèi)熱量的散發(fā)。 </p><p>　　(2)、降低水泥的水化熱。其中主要包括: 混凝土的熱量主要來(lái)自水泥水化熱

14、, 因而選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥配制混凝土較好;精心設(shè)計(jì)混凝土配合比, 采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術(shù), 減少每立方米混凝土中的水泥用量, 以達(dá)到降低水化熱的目的; 選用適宜的骨料, 施工中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件盡量選用粒徑較大, 級(jí)配良好的粗骨料;選用中粗砂, 改善混凝土的和易性, 并充分利用混凝土的后期強(qiáng)度, 減少用水量; 嚴(yán)格控制混凝土的塌落度。 </p><p>　　(3)、加強(qiáng)施工中的溫度控制。在混凝土

15、澆筑之后, 做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù), 以使混凝土緩緩降溫, 充分發(fā)揮其徐變特性, 減低溫度應(yīng)力。夏季應(yīng)堅(jiān)決避免曝曬, 注意保濕; 冬季應(yīng)采取措施保溫覆蓋,以免發(fā)生急劇的溫度梯度變化; 采取長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù), 確定合理的拆模時(shí)間, 以延緩降溫速度, 延長(zhǎng)降溫時(shí)間, 充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”; 加強(qiáng)測(cè)溫和溫度監(jiān)測(cè)?？刹捎脽崦魷囟扔?jì)監(jiān)測(cè)或?qū)Ｈ硕帱c(diǎn)監(jiān)測(cè), 以隨時(shí)掌握與控制混凝土內(nèi)的溫度變化?；炷羶?nèi)外溫差應(yīng)控制在25℃以內(nèi), 基面溫差和基

16、底面溫差均控制在20℃以內(nèi), 并及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施, 使混凝土的溫度梯度和濕度不致過(guò)大, 以有效控制有害裂縫的出現(xiàn); 合理安排施工程序, 混凝土在澆筑過(guò)程中應(yīng)均勻上升, 避免混凝土堆積高差過(guò)大。在結(jié)構(gòu)完成后及時(shí)回填土, 避免其側(cè)面長(zhǎng)期暴露。 </p><p><b>　　四．結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　在大體積混凝土施工中，只要采取相應(yīng)的措施，從各個(gè)方

17、面入手進(jìn)行有效的控制，就能減少溫度裂縫的產(chǎn)生及發(fā)展，提高大體積混凝土澆筑的質(zhì)量。面對(duì)應(yīng)用日益廣泛的大體積混凝土結(jié)構(gòu)工程，必須不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，完善技術(shù)措施，從而使混凝土施工技術(shù)更加完善、更加可靠。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 胡章貴 大體積混凝土溫度裂縫的成因與控制 [期刊論文] 《中國(guó)科技信息》 -2011年8期 &l

18、t;/p><p>　　[2]Liu Shizhen 大體積混凝土溫度裂縫的成因與控制[期刊論文] 《鐵道技術(shù)監(jiān)督》 -2008年6期 </p><p>　　[3]陳寶春 大體積混凝土溫度裂縫的成因及控制 [期刊論文] 《建材技術(shù)與應(yīng)用》 -2003年6期 </p><p>　　[4]張占偉 ZHANG Zhan-wei 大體積混凝土溫度裂縫成因與控制 [期刊論文] 《山