浅议建筑施工混凝土温度裂缝控制

'浅议建筑施工混凝土温度裂缝控制　　摘要：因为混凝土的各种优势，广泛的应用于建筑领域。混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。本文探讨了建筑施工混凝土温度裂缝控制措施。关键词：混凝土；温度；裂缝；控制措施中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：引言随着我国经济的发展，工程建设规模的不断扩大，大体积混凝土在结构中的应用越来越广泛。混凝土结构的温度裂缝成为建筑工程技术人员的技术难题。一、裂缝成因分析混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，还有混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。7 混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104，长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×104。由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。二、温度应力的分析1、根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：（1）自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30d。这个阶段的两个特征：①水泥放出大量的水化热；②混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。7 （2）自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。（3）混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。2、根据温度应力引起的原因可分为两类：（1）自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。（2）约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响，具体计算这里就不再细述。三、精湛的防裂缝施工技术7 施工前一定要周密计划，保证混凝土的供应，对现场混凝土泵车进行合理的安排和调度，安排好施工顺序，尽量使混凝土浇注一次成型，浇注尽量连续进行，间歇时间不超过6h，如有特殊情况，混凝土在4h以后仍不能连续浇注，徐在已浇注的混凝土表面上插12段插筋，长度为1m，间距50mm，呈梅花形布置，同时将混凝土表面用薄膜加草席等覆盖住，以防出现施工裂缝。1、施工时间特别是在炎热的夏季，应该避免白天温度最高的时候浇筑，应该尽量将浇筑时间控制在下午四点到凌晨四点之间，尽可能地降低混凝土的出机温度。2、二次振捣7 混凝土浇筑后的最初几小时，是水泥水化、水分蒸发、析出、混凝土的沉陷和收缩最明显的时期，这是由于混凝土拌合料中存有大量的多余水分，固体颗粒在混凝土凝结之前要下沉，水分就会上升并由表面析出，加上水分的蒸发和水泥浆凝固过程中的体积收缩，造成了混凝土的沉陷以及收缩裂缝，而采用二次振捣，可使坍落度已经消失的混凝土拌合物重新振捣液化，消除了粗骨料、水平钢筋预埋件等下面的积水周围的水膜，使这些水分与周围的砂浆重新拌和均匀。同时由于二次振捣前混凝土本来已初步凝结，坍落度已经消失，二次振捣停止后就又很快凝固，这样就最终防止了水分的再次上升和由此形成的渗水通道，减少了孔隙和气泡，增加了混凝土的密实度，在很大程度上减少了混凝土的塑性收缩和沉降裂缝。3、水管冷却多数的大体积混凝土，其内部的冷却过程十分缓慢，常需要几年甚至几十年的时间。为了加快工程施工进度，同时又有效地降低内部温度，减小温度应力，防止开裂的发生，在多数的大体积混凝土施工中，均采用在混凝土内部布置冷却水管来进行人工降温。水管冷却过程通常分为一期冷却和二期冷却。一期冷却是在混凝土刚浇筑完甚至正浇筑时就开始进行，以削减水化热温升；二期冷却是在后浇筑前进行的，主要目的是为了把混凝土温度降至稳定温度。此外还可进行三期冷却，即在入冬前对高温混凝土进行一次中期冷却，以减小可能产生的过大的温度应力。4、布置抗裂钢筋在孔洞周围、变断面部位、转角处等增配了一定量的抗裂钢筋，能较好地减少由于温度变化和混凝土收缩而产生的应力集中，可避免混凝土裂缝的发生。5、温度的控制和防止裂缝的措施（1）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；（2）拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；7 （3）热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；（4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；（5）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；（6）施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。改善约束条件的措施是：①合理地分缝分块；②避免基础过大起伏；③合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。④正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如使用减水防裂剂，笔者在实践中总结出其主要作用为：a、混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力，但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在60年代就已被国际上所确认。b、水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25％。c、水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15％的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。7 d、减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。e、提高水泥浆与骨料的粘结力，提高的混凝土抗裂性能。f、混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。四、结语混凝土施工过程的每一个环节都非常关键，控制不好都会导致大体积混凝土出现温度裂缝，因此每个环节都要严格把关，不可松懈，确保工程质量。参考文献：[1]鲁维红.大体积混凝土施工的裂缝控制措施.安徽建筑，2007[2]解荣.大体积混凝土温度监控的研究.陕西：长安大学，20117'