大體積混凝土溫控及防裂技術(shù)

王靜靜 杜崇磊

(煙建集團(tuán)有限公司混凝土分公司)

大體積混凝土溫控及防裂技術(shù)

王靜靜 杜崇磊

(煙建集團(tuán)有限公司混凝土分公司)

混凝土結(jié)構(gòu)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于溫度效應(yīng)產(chǎn)生的裂縫。大體積混凝土施工中，溫度變形產(chǎn)生的裂縫成為了最常見以及最嚴(yán)重的質(zhì)量通病。

大體積混凝土 溫控 防裂技術(shù)

混凝土基礎(chǔ)溫差的控制是人們過去經(jīng)常關(guān)注的問題，對(duì)混凝土的后期保護(hù)卻沒有引起足夠重視，以致很多混凝土建筑都有不同程度的裂縫出現(xiàn)。隨著科技水平的不斷發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到溫度變化是造成大體積混凝土開裂的關(guān)鍵因素。

一、大體積混凝土溫度變形產(chǎn)生的原因分析

大體積混凝土中主要溫度因素是水泥水化熱，其溫升經(jīng)常會(huì)到達(dá)30--50攝氏度。水泥水化作用，使混凝土在硬化過程的最初幾天，產(chǎn)生大量的水化熱。然而，導(dǎo)熱不良的混凝土就會(huì)對(duì)這種熱量進(jìn)行累積，以致混凝土溫度升高、體積增大。大體積混凝土結(jié)構(gòu)的壁越厚，其中心的水化熱升溫就越大。混凝土未充分硬化部分的彈性模量在升溫時(shí)很小，壁內(nèi)累積的壓應(yīng)力數(shù)值較小；混凝土已混凝土本結(jié)硬，在降溫收縮時(shí)彈性模量特別大，這種收縮就會(huì)產(chǎn)生極大的拉應(yīng)力。澆筑溫度與水化熱溫度共同構(gòu)成了最高溫度。如果對(duì)最高溫度值，沒有采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行控制，沒有對(duì)內(nèi)外溫度差通過恰當(dāng)?shù)谋卮胧┻M(jìn)行減少，沒有對(duì)溫度應(yīng)力通過改善約束條件進(jìn)行減少，就會(huì)使大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫，甚至?xí)霈F(xiàn)貫穿性裂縫。

外界氣溫變化就會(huì)引起混凝土內(nèi)部溫度變。尤其在大陸性氣候地區(qū)或寒冷地區(qū)，混凝土溫度變形的最主要因素就是外界溫度變化。很多事例顯示，寒潮期間經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大體積混凝土裂縫。因?yàn)闅鉁乇容^低，混凝土短時(shí)間內(nèi)徐變不能充分發(fā)揮，同時(shí)溫度梯度大，就會(huì)形成很大的溫度應(yīng)力。建筑施工期間，混凝土內(nèi)部經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。

水化熱、澆灌溫度以及外界氣溫變化等各種溫度差，以及疊加應(yīng)力，共同形成了混凝土的內(nèi)部溫度應(yīng)力。強(qiáng)迫變形引起了溫度應(yīng)力，約束力越大，應(yīng)力就會(huì)越大。而混凝土屬于脆性材料，抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的 10%左右，混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土自然就會(huì)因?yàn)闇囟茸冃味a(chǎn)生裂縫。受彎斷面和孔洞四周應(yīng)力集中的區(qū)域、混凝強(qiáng)度最差的地方、溫度變化較大的表面以及應(yīng)力最大的核心區(qū)域是混凝土溫度變形最易發(fā)生的地方。

二、避免大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的措施分析

（一）配制混凝土的材料分析

1、水泥

水化熱就會(huì)引起混凝土內(nèi)部大的溫差，混凝土內(nèi)部較大的溫差就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。因此降低混凝土內(nèi)部溫差以及有效控制水化熱，就能預(yù)防溫度裂縫的產(chǎn)生。只有處理好混凝土的主要材料水泥，就能從整體上降低水化熱。低水化熱的水泥就能對(duì)水化熱起到很好的控制作用。通過諸多實(shí)驗(yàn)得出，水泥中的主要放熱成分鋁酸三鈣與硅酸三鈣占的比例較大，因此，通過向水泥中加入中熱硅酸鹽、低熱礦渣等有效物質(zhì)，就能夠?qū)@兩種成分有效的中和，就能降低水泥的水化熱。

2、粉煤灰

硅、鋁氧化物是構(gòu)成粉煤灰的主要成分。硅鋁氧化物與水泥接觸就會(huì)發(fā)生二次反應(yīng)，對(duì)材料的活性有很好的增強(qiáng)作用，同時(shí)，減少了水泥在混凝土中的含量，進(jìn)而會(huì)有效避免混凝土裂縫的出現(xiàn)。粉煤灰顆粒能夠在二次反應(yīng)后均勻的分布在混凝土中，有效的改變與完善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使混凝土內(nèi)部的孔隙率減小，對(duì)孔結(jié)構(gòu)起到優(yōu)化作用，就會(huì)很大程度的增強(qiáng)混凝土硬化后的性能。因此，實(shí)際施工過程中，經(jīng)常會(huì)在混凝土中加入粉煤灰，對(duì)混凝土出現(xiàn)裂縫起到很好防治的作用。

3、骨料

粗骨料：粒徑的大小與級(jí)配有很大的關(guān)系，選擇粒徑較大的骨料就會(huì)降低水泥砂漿及水泥的使用量，進(jìn)而會(huì)降低水化熱，就能很好的預(yù)防裂縫的形成。細(xì)骨料：同樣道理，配制混凝土?xí)r，應(yīng)選用中粗沙。同時(shí)，應(yīng)調(diào)整沙子的含泥量，這能夠有效的防止混凝土出現(xiàn)收縮變化，進(jìn)而防止混凝土產(chǎn)生裂縫。

4、外加劑

混凝泥土中加入適當(dāng)?shù)臏p水劑、緩凝劑以及引氣劑等外加劑，也能有效的避免混凝土出現(xiàn)過多的裂縫。其原理是：減水劑對(duì)混凝土的融合性有很好的促進(jìn)作用，進(jìn)而提高了混凝土的強(qiáng)度，使水灰比降低，水泥含量降低，就能有效防止裂縫的出現(xiàn)。緩凝劑能夠延長混凝土放熱峰值的時(shí)間。引氣劑對(duì)混凝土的和易性與可泵性具有很好的增強(qiáng)作用，能夠充分發(fā)揮混凝土的耐久性，就增強(qiáng)了混凝土的抗裂性。應(yīng)該注意，添加外加劑的混凝土與基準(zhǔn)混凝土的收縮比一定保持在35%左右，必須有效控制外加劑的使用量，防止用量過大，改變混凝土的使用性能。

（二）混凝土施工方式的選擇分析

1、混凝土的拌制與澆筑

施工過程中，混凝土的拌制非常重要，混凝土材料的使用性能會(huì)直接受到混凝土拌制效果的影響。因此，施工中要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)混凝土進(jìn)行拌制，并有效的控制混凝土出機(jī)口坍落度。同時(shí)，要調(diào)整好混凝土拌合物出機(jī)口的溫度，對(duì)溫度進(jìn)行合理控制，可以利用送冷風(fēng)以及冷卻的方式調(diào)節(jié)。

運(yùn)用有效的振搗方式，進(jìn)行混凝土的澆筑，并合理分布振搗的時(shí)間，尤其是泛漿與間距的控制。同時(shí)，澆筑工作完成后，要適當(dāng)?shù)膲簩?shí)與抹平澆筑表面，能夠很好的控制混凝土的裂縫的產(chǎn)生。另外，使用分層澆筑的方式，能夠使下層混凝土在初凝時(shí)內(nèi)凝結(jié)良好，對(duì)防止裂縫的產(chǎn)生也有很好的預(yù)防效果。

2、混凝土隔熱保護(hù)與日常維護(hù)分析

大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的主要原因是內(nèi)外溫差大，因此，采取一定的措施對(duì)混凝土的溫度控制是澆筑結(jié)束后非常重要的工作。通過實(shí)施隔熱保護(hù)就能促進(jìn)混凝土表面快速散熱。拆模時(shí)，更應(yīng)注意外部的環(huán)境溫度，必須實(shí)施有效的表面保護(hù)，防止因溫差形成裂縫。

混凝土澆筑施工結(jié)束后，一定要采取日常維護(hù)措施。對(duì)混凝土的表面進(jìn)行灑水，保持濕潤狀態(tài)，就能增加混凝土內(nèi)部的強(qiáng)度。混凝土澆筑結(jié)束12--18小時(shí)后，就應(yīng)對(duì)其進(jìn)行實(shí)施保護(hù)，維護(hù)時(shí)間應(yīng)持續(xù)20天以上。

三、建議與結(jié)語

（一）建議

1、改善混凝土的約束條件

混凝土結(jié)構(gòu)的約束決定了混凝土應(yīng)力的大小，分縫間距與約束作用有密切關(guān)系。合理的分縫不僅能減輕約束作用，而且也能縮小約束范圍。通暢分縫間距以12--18米為宜。同時(shí)，應(yīng)考慮后澆縫的寬度，以及應(yīng)滿足同截面鋼筋的搭接比度，一般以1米為宜。應(yīng)選用膨脹水泥配制后澆縫混凝土，整體結(jié)構(gòu)澆筑40天后，就能進(jìn)行后澆縫。

2、對(duì)結(jié)構(gòu)的鋼筋進(jìn)行合理搭配

限制裂縫的出現(xiàn)還與合理的配筋有關(guān)。合理的配筋能夠減少數(shù)目小而寬度大的裂縫，改善數(shù)目多而寬度小的裂縫，這樣就減輕了裂縫的程度。構(gòu)造鋼筋部位不僅要設(shè)置在結(jié)構(gòu)表層，而且在結(jié)構(gòu)薄弱部位也要設(shè)置。

3、對(duì)混凝土一定要加強(qiáng)保溫與養(yǎng)護(hù)

為了有效減少混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面溫度梯度，防止表面裂縫，無論是常溫還是負(fù)溫施工，都必須實(shí)施混凝土的保溫措施。常溫保護(hù)能夠緩沖混凝土受到大氣溫度變化與雨水侵襲的溫度影響。負(fù)溫保護(hù)層一定要使用不透氣的材料，才能見效，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、氣溫以及控制混凝土內(nèi)外溫度差等條件設(shè)計(jì)負(fù)溫保護(hù)層。保溫層還有保濕的作用，同樣能夠提高混凝土表面抗裂能力。養(yǎng)護(hù)期以不低于一個(gè)月為宜，較寒冷的地區(qū)應(yīng)該適當(dāng)延長。

（二）結(jié)語

大體積混凝土結(jié)構(gòu)使用性能，會(huì)因裂縫受到很大的影響。只有對(duì)大體積混凝土的裂縫做好預(yù)防措施，發(fā)現(xiàn)裂縫并及時(shí)采取措施進(jìn)行修補(bǔ)調(diào)整，才能不使其應(yīng)用受到影響。

[1]唐祥勝.大體積混凝土裂縫控制與防止措施[D].合肥工業(yè)大學(xué),2005.

[2]李樹奇.大體積混凝土防裂技術(shù)措施的研究[D].天津大學(xué),2004.

[3]劉琳莉.橋梁大體積混凝土水化熱施工控制研究[D].西南交通大學(xué),2012.

TU75

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1007-6344（2015）02-0114-01