混凝土溫度變形裂縫的成因與控制

時(shí)間：2020-02-29 10:42:58

大體積砼結(jié)構(gòu)由于在水泥水化過(guò)程中釋放的水化熱，從而引起溫度變化和砼本身的收縮受到外界約束作用時(shí)，就會(huì)在砼內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)砼 的抗拉極限，裂縫也就隨之產(chǎn)生。由于這些裂縫往往給工程帶來(lái)不同程度的危害，因此控制溫度應(yīng)力和溫度變形裂縫的發(fā)展是大體積砼結(jié)構(gòu)施工中所面臨的一個(gè)重大 課題。

一、大體積混凝土施工裂縫的成因

砼是一種多種材料組成的非勻質(zhì)材料，其抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)砼的抗拉強(qiáng)度，就產(chǎn)生了裂縫甚至達(dá)到破壞。大體積結(jié)構(gòu)砼的裂縫，有表面裂縫和 貫穿裂縫兩種，這兩種裂縫都有一定的危害性。相對(duì)來(lái)說(shuō)，貫穿裂縫會(huì)影響結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性和正常使用，甚至于結(jié)構(gòu)安全。裂縫產(chǎn)生的主要原因有以下幾種：

1.由于外荷載引起的：這種裂縫發(fā)生超為普遍，即按常規(guī)計(jì)算的主要應(yīng)力引起的。

2.結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的：這種裂縫是由于結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與計(jì)算假設(shè)模型存在差異而引起的。

3.變形變化引起的：這種裂縫由于溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起變形。

砼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間常常是相互影響，相互制約的。如果砼結(jié)構(gòu)截面尺寸較大，內(nèi)部的溫度和濕度分布不均勻，這樣就約束了砼結(jié)構(gòu)內(nèi)部不同部位的變 形。同樣砼結(jié)構(gòu)的變形也有來(lái)自外部結(jié)構(gòu)的影響。大體積砼由于水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，此種溫度應(yīng)力是導(dǎo)致砼產(chǎn) 生裂縫的主要原因。

二、防止產(chǎn)生裂縫的主要措施

(一)控制砼溫升。

1.選用水化熱低的水泥。水化熱是水泥熟料水化所放出熱量。為使砼減少升溫，可以在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的前提下，減少水泥用量，盡量選用中低熱水泥。一般工程可選用礦渣水泥或粉煤灰水泥。

2.利用砼的后期強(qiáng)度。據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，每立方米的砼水泥用量，每增減10公斤，砼溫度受水化熱影響相應(yīng)升降1攝氏度。因此根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，對(duì)結(jié)構(gòu)的剛 度和強(qiáng)度進(jìn)行復(fù)算并取得設(shè)計(jì)和質(zhì)檢部門的認(rèn)可后，可用f45、f60或f90替代f28作為砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度，這樣每立方米砼的水泥用量會(huì)減少40~70公斤/ 立方米。相應(yīng)的水化熱溫升也減少4~7攝氏度。

利用砼后期強(qiáng)度主要是從配合比設(shè)計(jì)入手，并通過(guò)試驗(yàn)證明28天之后砼強(qiáng)度能繼續(xù)增長(zhǎng)。在預(yù)計(jì)的時(shí)間能達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

3.摻入減水劑和微膨脹劑。摻加一定數(shù)量的減水劑或緩凝劑，可以減少水泥用量，改善和易性，推遲水化熱的峰值期。而摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，也可以減少砼的溫度應(yīng)力。

4.摻入粉煤灰外摻劑。在砼中加入少量的磨細(xì)粉煤灰取代部分水泥，不僅可降低水化熱，還改善砼的塑性。

5.骨料的選用。連續(xù)級(jí)配粗骨料配制的砼具有較好的和易性，較少的用水量和水泥用量以及較高的抗壓強(qiáng)度。另外，砂，石含泥量要嚴(yán)格控制。砂的含泥量控制在小于2%，石的含泥量控制在小于1%。

6.降低砼的出機(jī)溫度和澆筑溫度。首先要降低砼拌合溫度。降低砼出機(jī)溫度的超有效的辦法是降低石子的溫度，在氣溫較高時(shí)，要避免太陽(yáng)的直接照射骨料，必要時(shí)向骨料噴射水霧或使用前用冷水沖洗骨料。

另外砼在裝卸、運(yùn)輸、澆筑等工序都對(duì)溫度有影響。為此，在炎熱的夏季，應(yīng)盡量減少?gòu)臄嚢枵镜饺肽５臅r(shí)間。

(二)采用保溫或保溫養(yǎng)護(hù)，延緩砼降溫速度。

根據(jù)不同的施工季節(jié)，為減少砼澆筑后所產(chǎn)生的內(nèi)外溫差，夏季主要應(yīng)采用保濕養(yǎng)護(hù)，冬季應(yīng)保溫養(yǎng)護(hù)。大體積砼結(jié)構(gòu)終凝后，其表面蓄存一定深度的水，具有一定 的隔熱保溫效果，縮小了砼內(nèi)外溫差，從而控制裂縫的開(kāi)展。而基礎(chǔ)工程大體積砼結(jié)構(gòu)拆模后，宜盡快回填土，避免氣溫驟變產(chǎn)生有害影響，亦可延緩降溫速率，避 免產(chǎn)生裂縫。

(三)改善施工工藝，提高砼抗裂能力。

1.采用分層分段法澆筑砼，有利于砼消化熱的散失，減小內(nèi)外溫差。

2.改善配筋，避免應(yīng)力集中，增強(qiáng)抵抗溫度應(yīng)力的能力，孔洞周圍，變斷面轉(zhuǎn)角部位，轉(zhuǎn)角處都會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。為此在孔洞四周增配斜向鋼筋，鋼筋網(wǎng)片，在變 截面作局部處理使截面逐漸過(guò)渡，同時(shí)增配抗裂鋼瀝，都能防止裂縫的產(chǎn)生。值得注意的是，配筋要盡可能應(yīng)用小直徑和小間距，按全截面對(duì)稱配置。

3.設(shè)置后澆帶。對(duì)于平面尺寸過(guò)大的大體積砼，應(yīng)設(shè)置后澆帶，以減少外約束力和溫度應(yīng)力;同時(shí)也有利于散熱，降低砼的內(nèi)部溫度。

4.做好溫度監(jiān)測(cè)工作，及時(shí)反映溫差，隨時(shí)指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)，控制砼內(nèi)外溫差不超過(guò)25攝氏度。

裂縫是砼結(jié)構(gòu)工程普遍存在的問(wèn)題，不僅影響建筑物的觀感，更重要的是不利于結(jié)構(gòu)的防水和抗?jié)B要求，也降低建筑物的耐久性，甚至于影響結(jié)構(gòu)的承載能力。裂縫 的發(fā)生與發(fā)展有多方面的原因，在提高施工企業(yè)人員素質(zhì)和使用更合理的施工工藝的同時(shí)還要認(rèn)真貫徹事前、事中、事后控制的原則，加大職能部門的監(jiān)管力度，不 為工程留下任何隱患。