混凝土箱梁溫度產生裂縫控制措施

趙軍生

（中鐵二十三局集團，黑龍江，齊齊哈爾，161000）

混凝土箱梁溫度產生裂縫控制措施

趙軍生

（中鐵二十三局集團，黑龍江，齊齊哈爾，161000）

本文通過查閱有關混凝土方面的書籍，對混凝土溫度裂縫產生的原因和預防裂縫的措施進行等進行闡述,并提出了相應的裂縫控制措施。

混凝土；溫度；裂縫；原因；控制

我國高鐵建設正在如火如荼的進行中，900T箱梁的現(xiàn)場生產每天都在進行，混凝土的澆筑時刻都在發(fā)生。而混凝土的裂縫較為普遍，盡管我們在施工中采取各種措施，小心謹慎，但裂縫仍然時有出現(xiàn)。

由于我國幅員遼闊，溫差大，北方地區(qū)溫差達到 70℃，在大體積混凝土中，溫度應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，影響到結構的整體性和耐久性。其次，在運轉過程中，溫度變化對結構的應力狀態(tài)具有顯著的不容忽視的影響。

因此本文僅對施工中混凝土溫度裂縫的成因和處理措施做一探討。

一、裂縫產生的原因分析

現(xiàn)澆箱梁混凝土裂縫產生的原因很多，常見的有溫度和濕度變化、基礎不均勻沉降、支架模板變形和原材料不合格等原因。

在混凝土硬化收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因。塑性收縮發(fā)生在混凝土澆筑后4～5小時左右，此時水泥水化反應激烈,分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，因此時混凝土尚未硬化，為塑性收縮。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。在箱梁腹板與頂底板交接處，因硬化前沉實不均勻將發(fā)生表面的順腹板方向裂縫。混凝土結硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減小，即為縮水收縮(干縮)。混凝土是一種脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1／10左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×104， 長期加荷時的極限位伸變形也只有（1.2～2.0）×104.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，拉應力主要是由鋼筋承擔，混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結構內出現(xiàn)了拉應力，則須依靠混凝土自身承擔。一般設計中均要求不出現(xiàn)拉應力或者只出現(xiàn)很小的拉應力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力，因此掌握溫度應力的變化規(guī)律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。這在大跨徑箱型連續(xù)梁橋中更為明顯。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。

二、裂縫控制措施

1、控制溫度措施：

（1）選用低熱或中熱水泥，改善骨料級配，減少水泥用量，降低水灰比，加大粉煤灰的摻量等措施以減少混凝土中的水泥用量；

（2）在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌合物的流動性、保水性，降低水化熱。

（3）改善混凝土的攪拌加工工藝，降低混凝土的澆筑溫度。

（4）加強混凝土養(yǎng)護，混凝土澆筑后，及時用濕潤的草簾、麻布等覆蓋，并注意灑水養(yǎng)護,適當延長養(yǎng)護時間，保證混凝土表面緩慢冷卻。規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；

（5）在寒冷季節(jié)，混凝土表面應設置保溫措施，以防止寒潮襲擊。

（6）炎熱的夏天拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度，澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；

（7）在混凝土中埋設水管，通入冷水降溫。

2、外加劑措施：

在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當混凝土溫度高于氣溫時應適當考慮拆模時間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當大的拉應力，此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應力，與水化熱應力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應力達到很大的數值，就有導致裂縫的危險，但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對于防止混凝土表面產生過大的拉應力，具有顯著的效果。

為保證混凝土工程質量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，使用減水防裂劑，其主要作用為：

（1）混凝土中存在大量毛細孔道，水蒸發(fā)后毛細管中產生毛細管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細孔徑可降低毛細管表面張力，但會使混凝土強度降低。

（2）水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%左右。

（3）水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少 15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來補充。

（4）減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。

（5）提高水泥漿與骨料的粘結力，提高的混凝土抗裂性能。

（6）混凝土在收縮時受到約束產生拉應力，當拉應力大于混凝土抗拉強度時裂縫就會產生。減水防裂劑可有效的提高的混凝土抗拉強度，大幅提高混凝土的抗裂性能。

（7）摻加外加劑可使混凝土密實性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮。

（8）摻減水防裂劑后混凝土緩凝時間適當，在有效防止水泥迅速水化放熱基礎上，避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。

（9）摻外加劑混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，減少干燥收縮。

3、混凝土的早期養(yǎng)護

實踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。

混凝土的早期養(yǎng)護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設計的強度和抗裂能力。

適宜的溫濕度條件是相互關聯(lián)的。混凝上的保溫措施常常也有保濕的效果。新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失，從而推遲或防礙水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護的關鍵時期，在施工中應切實重視起來。

三、總結

以上對現(xiàn)澆箱梁混凝土的施工溫度與裂縫之間的關系在理論和實踐上進行了初步探討，具體施工中我們要靠多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結，結合多種預防處理措施，相信對于現(xiàn)澆箱梁混凝土裂縫成因分析會更加透徹，多方面的研究探討，箱梁混凝土的裂縫是完全可以避免的。

TU568

1674-3954（2011）03-0289-01