淺談混凝土溫度裂縫

崔彥松

(衡水公路工程總公司)

現(xiàn)代工程建中混凝土占有重要地位,而在施工中,混凝土的裂縫較為普遍,常常出現(xiàn)溫度裂縫,影響結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。

1 混凝土溫度裂縫的現(xiàn)象

混凝土溫度裂縫走向一定規(guī)律性,大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯(cuò);梁板類或長(zhǎng)度尺寸較大的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,裂縫多平行于短邊。深進(jìn)的和貫穿的溫度裂縫,一般與短邊方向平行,裂縫沿全長(zhǎng)分段出現(xiàn),中間較密。裂縫寬度大小不一,一般在0.5mm在下,沿全長(zhǎng)沒有多大變化。表面溫度裂縫多發(fā)生在施工期間,進(jìn)深的或貫穿的多發(fā)生在澆筑后 2～3個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間,縫寬受溫度變化影響較明顯。沿截面高度,裂縫大多呈上寬下窄狀,但個(gè)別也有下寬上窄情況,遇頂部或底板配筋較多的結(jié)構(gòu),有時(shí)也出現(xiàn)中間寬兩端窄的梭形裂縫。

2 混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土澆筑后,在硬化過程中,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱,(當(dāng)水泥用量在 350～550 kg/m3時(shí),每立方米混凝土將釋放出 17 500～27 500 kJ的熱量,從而使混凝土內(nèi)部溫度升 70℃左右甚至更高)。大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā),導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快,這樣就形成內(nèi)外的較大溫差,較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力(實(shí)踐證明當(dāng)混凝土本身溫差達(dá)到 25～26℃時(shí),混凝土內(nèi)便會(huì)產(chǎn)生大致在 10MPa左右的拉應(yīng)力)。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí),混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫,這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大時(shí),或者是混凝土受到寒潮的襲擊等,會(huì)導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降,而產(chǎn)生收縮,表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束,將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫,這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。

3 溫度裂縫的預(yù)防措施

混凝土溫度裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等,施工中可針對(duì)不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件采取相應(yīng)措施以有效減少溫度裂縫的產(chǎn)生。

3.1 一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件預(yù)防措施

(1)合理選擇原材料和配合比,盡量選用低熱或中熱水泥,如礦渣水泥、粉煤灰水泥等;減少水泥用量,將水泥用量盡量控制在 450 kg/m3以下;采用級(jí)配良好的石子,砂、石含泥量控制在規(guī)定范圍內(nèi);降低水灰比;在混凝土中摻加粉煤灰或高效減速水劑等以減少水泥用量,降低水化熱;嚴(yán)格施工分層澆筑振搗密實(shí),以提高混凝土抗拉強(qiáng)度。

(2)細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件,采用分段間隔澆筑,或適當(dāng)設(shè)置施工縫或間斷縫,以減少約束應(yīng)力。

(3)預(yù)制構(gòu)件與臺(tái)座或以模間以及重疊生產(chǎn)構(gòu)件之間應(yīng)涂刷隔離效果較好的隔離劑,以防止粘結(jié);長(zhǎng)線臺(tái)座生產(chǎn)構(gòu)件,及時(shí)放松預(yù)應(yīng)力筋,避免構(gòu)件溫度收縮受到臺(tái)座、胎模、下部構(gòu)件及預(yù)應(yīng)力筋的約束而導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。

(4)在結(jié)構(gòu)薄弱部位及孔洞四角、多孔板板面,適當(dāng)配置必要的細(xì)直徑溫度筋,使對(duì)長(zhǎng)均勻分布,以提高極限拉伸值。

(5)蒸氣養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件時(shí),控制升溫速度不大于15℃/h,降溫速度不大于 10℃/h,并緩慢揭蓋,及時(shí)脫模,避免急熱急冷,引起過大的溫度變形。

(6)加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)和保溫,控制結(jié)構(gòu)與外界溫度梯度在允許(25℃)范圍以內(nèi)。混凝土澆筑后裸露表面及時(shí)噴水養(yǎng)護(hù),夏季應(yīng)適當(dāng)處長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間,以提高抗裂能力。冬季應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)保溫和脫模時(shí)間,使緩慢降溫,以防溫度驟變,溫差過大引起裂縫?；A(chǔ)部分及早回填保溫,減少溫度收縮裂縫。

3.2 大體積結(jié)構(gòu)構(gòu)件預(yù)防措施

(1)盡量選用低熱或中熱水泥(如礦渣水泥、粉煤灰水泥)配制混凝土;或混凝土中摻加適量粉煤灰或減水劑;或利用混凝土的后期強(qiáng)度(90～180 d),以降低水泥用量,減少水化熱量。選用良好級(jí)配的骨料,并嚴(yán)格控制砂、石子含泥量,降低不灰比(0.6以下),加強(qiáng)振搗,以提高混凝土的密實(shí)性和抗拉強(qiáng)度。

(2)在混凝土中摻加緩凝劑,減緩澆筑速度,以利于散熱。在設(shè)計(jì)允許情況下,可摻入不大于混凝土體積 25%的塊石,以吸收熱量,并節(jié)省混凝土。

(3)避開炎熱天澆筑大體積混凝土。如必須在炎熱天氣澆筑時(shí),可采用冰水作為攪拌用水拌制混凝土;對(duì)骨料進(jìn)行噴水預(yù)冷卻;運(yùn)輸混凝土加蓋防日曬,以降低混凝土攪拌和澆筑溫度。

(4)澆筑薄層混凝土,每層澆筑厚度控制不大于 30 cm,以加快熱量的散發(fā),并使溫度分布較均勻,同時(shí)便于振搗密實(shí),以提高彈性模量。

(5)大型設(shè)備基礎(chǔ)采取分層澆筑(每層間隔時(shí)間為 5～7 d),分塊厚度為1.0～1.5m,以利水化熱散發(fā)和減少約束作用。對(duì)較長(zhǎng)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu),采取每隔 20～30m留一條 0.5～1.0m寬的間斷后澆縫,鋼筋仍保持連續(xù)不斷,40 d后再用膨脹細(xì)石混凝土填灌密實(shí),以消減溫度收縮應(yīng)力。

(6)大體積混凝土內(nèi)適當(dāng)預(yù)留一些孔道,在內(nèi)部通循環(huán)冷水或冷氣冷卻,降溫速度不應(yīng)超過 0.5～1.0℃/h。

(7)混凝土澆筑在巖石地基或厚大的混凝土墊層上時(shí),在巖石地基或混凝土墊層上鋪設(shè)防滑隔層(澆二度瀝青膠撒鋪 5mm厚砂子或鋪二氈三油);底板高低起伏和截面突面處,做成漸變化形式,以消除或減少約束作用。

(8)加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù),提高抗拉強(qiáng)度?；炷翝仓?表面及時(shí)用草墊、草袋或鋸屑覆蓋,并灑水養(yǎng)護(hù);深坑基礎(chǔ)可采取灌水養(yǎng)護(hù)。夏季適當(dāng)加長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。在寒冷季節(jié),混凝土表面應(yīng)采取保溫措施,以防寒潮襲擊。對(duì)薄壁結(jié)構(gòu)要適當(dāng)延長(zhǎng)拆模時(shí)間,拆模時(shí),塊體中部和表面化溫差控制不大于20℃,以防止急劇冷卻,造成表面裂縫,基礎(chǔ)混凝土拆模后應(yīng)及時(shí)回填。

(9)加強(qiáng)溫度管理,混凝土拌制時(shí)溫度要低于 25℃;澆筑時(shí)要低于 28℃。澆筑后控制混凝土與大氣溫度差不大于25℃,混凝土本身內(nèi)外溫差在 20℃以內(nèi);加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)過程中的測(cè)溫工作。發(fā)現(xiàn)溫差過大,及時(shí)采取相應(yīng)防護(hù)措施,以有效降低約束應(yīng)力,從而提高結(jié)構(gòu)抗拉能力。

4 治理方法

溫度裂縫對(duì)鋼筋銹蝕、碳化、抗凍融(有抗凍要求的結(jié)構(gòu))、抗疲勞(對(duì)受動(dòng)荷載構(gòu)件)等方面有影響,需采取措施治理。對(duì)表面裂縫,可以涂?jī)杀榄h(huán)氧膠泥或環(huán)氧玻璃布,以及抹、噴水泥砂漿等方法進(jìn)行表面封閉處理,對(duì)有整體性防水、防滲要求的結(jié)構(gòu),縫寬大于0.1mm的深進(jìn)或貫穿性裂縫,則根據(jù)裂縫可灌程度,采用灌水泥漿或化學(xué)漿液(環(huán)氧、甲凝或丙凝漿液)方法進(jìn)行裂縫修補(bǔ),或者灌漿與表面封閉同時(shí)采用。

5 結(jié)束語

以上對(duì)混凝土溫度裂縫進(jìn)行了初步探討,具體施工中我們多觀察、多比較,出現(xiàn)問后多分析、多總結(jié),結(jié)合多種預(yù)防處理措施,可有效減少混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生。

[1] 李常升等.水利水電工程質(zhì)量監(jiān)控與通病防治全書(上卷)[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1999.

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[5] 甄廣常.某住宅樓墊混凝土裂縫的原因分析及對(duì)策[J].河北工程技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),2002,(3).