高溫天氣下混凝土裂縫控制措施分析

劉亞運

（中鐵四局集團海外工程分公司 安徽合肥 230022）

高溫天氣下混凝土裂縫控制措施分析

劉亞運

（中鐵四局集團海外工程分公司 安徽合肥 230022）

建筑工程項目規模逐漸擴大，很多建筑工程施工都是采用混凝土結構，以增強工程穩定性和可靠性，但是混凝土結構容易出現裂縫問題，尤其是在高溫天氣學下更為嚴重，這也是建筑工程在施工中的熱點話題。本文通過一個混凝土工程案例，對裂縫問題做了詳細的闡述，并提出在高溫天氣環境中采取的混凝土裂縫控制措施，為從事建筑工程人員提供參考。

混凝土裂縫；高溫天氣；控制措施

1 工程簡介

援毛里塔尼亞努瓦克肖特城市排水工程雨水系統項目是國家商務部關注的EPC（Engineering Procurement Construction）項目。主要施工內容是在努瓦克肖特市5個行政區內（工程范圍15.68km2）建設雨水收集暗渠、過路管、排水花管及配套沉砂井等附屬設施、3座雨水分區泵站、1座排海泵站及配套的電氣自控設備、雨水壓力管線等，將雨水和積水排入大西洋。

本項目鋼筋混凝土結構主要為雨水收集暗渠及四座分區泵站，其中暗渠尺寸主要為800mm×800mm及1000mm×800mm，壁厚為160mm。四座泵房以沉井作為基礎，沉井井壁厚度為600mm，高度達到8050mm，變電所為筏板基礎，筏板厚度為450mm。雖然本項目未涉及大體積混凝土施工，但是毛里塔尼亞氣候干燥，溫度較高，年平均溫度為24℃左右，尤其是7～9月，最高溫度達到45℃以上，導致混凝土表面水分蒸發快，易使混凝土產生裂縫，嚴重影響混凝土結構的承載力和安全性。而且毛里塔尼亞當地地下水位高并含有大量鹽分，經試驗檢測，該地區水中Cl-含量是30224mg/L，土中Cl-含量是3140mg，這些腐蝕性元素會順著裂縫進入混凝土內部，促進鋼筋銹蝕的加快，嚴重影響鋼筋混凝土結構的耐久性和使用壽命。高溫環境下有效的控制混凝土裂縫，能夠保證混凝土結構的承載力和安全性，顯著提高混凝土結構的使用壽命。

2 高溫天氣下混凝土裂縫產生的原因分析

混凝土是將水泥、砂石骨料、外加材料以及水，按照一定的比例混合形成的一種脆性材料，具有非均質的特點。混凝土在制作的過程中，會因為自身的變形以及約束等問題，在硬化的過程中會產生很多的微小空隙或者穴縫，由于這些本身的缺陷更加體現混凝土的非均質特點。通過近幾年的工程案例和實踐證明，使用混凝土結構出現裂縫問題是非常正常的，也是不能避免的，但是可以在施工的過程中盡可能的采取適當措施對其進行控制，使裂縫少出現或者減輕裂縫的嚴重性，保證不會對工程質量造成影響。

此項核電站工程因為在高溫的環境中使用混凝土，很容易出現混凝土裂縫問題，比如，干縮性裂縫、溫度裂縫以及塑性收縮裂縫。

2.1 干縮裂縫

混凝土在澆筑完以后一周左右或者在養護的時間段，會因為水泥漿中的水分蒸發出現干縮現象，特別是在高溫狀態下，混凝土內外水分的蒸發會非常快從而導致不同程度的變形。外部水分蒸發過快，變形程度非常大，內部的濕度又非常小，表面的干縮變形會受到內部的約束，就會產生很大的拉應力，從而產生裂縫，如果濕度越低，水泥漿的干縮就越大，干縮裂縫就極容易出現，尤其是在高溫低濕的環境中更為嚴重。

2.2 塑性收縮產生裂縫

在混凝土處于凝固狀態之前，具有塑性特點，尤其是在高溫或者大風天氣，表面失水很快，造成毛細血管中產生很大的負壓，從而使混凝土體積加劇收縮，而混凝土的強度太小無法抵抗自身的收縮力量，就會出現裂縫，呈現中間寬、兩邊細長、相互之間不連貫等狀態。混凝土上層組成部分沉降能力受到很大限制，如果是含有很大的鋼筋或者制造面積比較大的混凝土時，水平方向上的收縮難度很大，會出現沒有規律性的深層裂縫現象。一般短些的裂縫長為20～30cm，長的裂縫會達到2～3m，寬度達到1～5mm。

2.3 溫度應力裂縫

在混凝土進行澆筑以后，集中在內部的熱量不容易被揮發出去，這時內部的溫度會相當高，表面的溫度下降快、溫度低，外部和內部的溫度差別很大，內部形成的壓應力與外部形成的拉應力成為鮮明對比。如果外部的溫度不同，拉應力表現的會更大，對應的抗拉程度比較低。這種內外溫度的不同形成的壓應力和拉應力大大高于混凝土的穩固程度，因此，就會出現混凝土裂縫問題。這種裂縫現象一般會出現在混凝土的中后期。

3 高溫天氣下混凝土裂縫的控制措施

對于工程上出現的混凝土裂縫問題，我國很多的建筑工程師以及專業技術人員提出了很多的控制辦法，在有關文件《混凝土裂縫控制指南》中也提到，采取防、放、抗相結合的辦法。針對此項變電站工程處在高溫環境中出現的裂縫問題，制定合適的裂縫基本控制措施，比如，降低混凝土的溫差減少收縮，在施工階段做好合理的配筋構造，加強混凝土二次振搗以及重視養護過程，具體的控制措施如下：

3.1 溫度控制

在對混凝土進行制作的過程中，由于制作現場處于高溫環境，可以在混凝土攪拌站安裝一臺制冷設備，生產能力為制冷5℃、11m3/h、1.5mm片冰1.85t/h、冰庫肉容量為75t，這樣就可以確保在高溫天氣時混凝土的初始溫度不會超過25℃。另外，要提前購買水泥，把水泥儲存起來降低水泥溫度，在運輸過程中一定要注意隔熱保溫，這樣可以控制混凝土的入模溫度，控制混凝土的內外溫度，減少內外溫度差，可以有效控制由于溫度變化產生的裂縫問題。

3.2 原材料以及混合比例的控制措施

為了使混凝土的強度滿足施工要求，同時還要減少水泥用量，以降低水熱化現象，需要對混凝土原材料進行合理配比，這也是制度混凝土過程中非常關鍵的一個環節。針對此項工程，制定了混凝土配合比例試驗方案，需要嚴格按照方案進行操作試驗，同時對原材料進行嚴格的篩選。

（1）水泥的選擇。本次混凝土制作選用的是P.042.5（R）楓葉牌水泥，這種水泥在性能上尤其是水熱化方面有很大的改善。

（2）外加劑的選擇。本次混凝土制作選用的是SP420的外加劑，這種外加劑在技術指標上有很大的改進，不僅使減水率調高到20%以上，減少水泥使用量，對大體積混凝土在水熱化方面進行控制，而且可以減少溫度應力，最好是在混凝土凝固以后再延長5～6h，以延長混凝土的早期發熱。這樣的做法經過檢測它的收縮率非常低，這對裂縫的產生進行有效的控制。

（3）石粉的使用。在對混凝土進行配比時，可以加入適量的石粉來代替一部分水泥，采用90d齡期強度，降低水熱化，進一步控制收縮，以免內外溫差過大出現溫度裂縫。

3.3 分縫分段施工

工程項目需要的大體積混凝土或者貯水池等有特殊要求的混凝土，因為體積比較大，對裂縫的要求也比較高，需要進行分層分段施工，對水平以及垂直施工縫合理設置，也可以在適當的位置合理設置以后進行澆縫，同時要注意合理的安排澆筑順序。通過對現場溫度收縮應力進行計算，來確定分段的大小，確保分段混凝土澆筑強度保持穩定，以免出現“冷縫”。要注意混凝土溫度的應力計算，它主要包括混凝土各個齡期的中心溫度值、絕熱溫升值、各齡期的表面溫度、各齡期的內外溫度差、溫度收縮應力等。一般情況下，只要不超過收縮應力計算的最大限值，就能對混凝土的裂縫問題起到很好的控制。

3.4 合理的構造配筋

為了對裂縫進行控制，此項工程在混凝土表面設置抗裂構造鋼筋，使鋼筋的強度來抵抗溫度收縮應力，以達到減少混凝土收縮的目的，同時也提高了混凝土的抗拉強度。此項工程的混凝土的強度等級設計為90d齡期。

3.5 加強第二次振搗

對澆筑的混凝土進行第二次振搗（在第一次振搗以后還沒有恢復到塑性狀態，一般叫振動界限），可以有效排除混凝土原料中的骨料以及鋼筋周圍多余的水分和空隙，增加混凝土的緊實度，使抗壓強度可以提高10～20%之間，提高混凝土的抗裂性。

3.6 加強混凝土養護

混凝土的養護對裂縫的產生也有很大影響，尤其是早期養護，目的是要保持適當的溫度和濕度，使混凝土不會因為溫度、濕度的影響產生變形，使水泥水化作用順利進行。特別是在高溫環境下更要加強保護，在澆筑以后可以用濕潤的布簾等對其覆蓋，隔段時間進行灑水，同時適當的延長養護時間，最好不要少于14d，以增強混凝土的抗裂性。

3.7 控制混凝土的其他措施

選擇一些含沙量比較小或者級配比較強的石子、砂子；混凝土在最終凝固以前，可以在表面進行多次抹壓，以減小塑性裂縫的出現；對模板的拆除時間要合理控制。這些措施都可以適當的減少混凝土出現的裂縫問題。

4 總結

從以上敘述的內容，可以了解到高溫天下混凝土很容易產生裂縫，在對裂縫產生的各種因素進行深入的分析對比以后，對裂縫進行控制非常重要。雖然高溫環境中對混凝土裂縫控制是一個比較難的課題，但是只要在溫度方面、制作過程、養護過程以及施工過程等階段采取適當的措施，就能使裂縫問題得到有效控制，進一步保證工程質量。

[1]劉曉紅.淺析混凝土結構的裂縫問題[J].工程建設與設計，2011（09）.

[2]程海洋.高溫低濕環境中混凝土裂縫問題以及控制措施[J].山西建筑，2012（14）.

[3]潘 麗.關于混凝土裂縫產生的原因分析以及控制[J].工業建筑，2012（25）.

TU755.7

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1004-7344（2016）15-0334-02

2016-5-12