混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生及控制分析

褚恩陽(yáng)

（海寧嘉業(yè)建設(shè)有限公司，浙江 海寧 314400）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大體積混凝土和薄壁結(jié)構(gòu)混凝土在各種工程建設(shè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特別是南水北調(diào)中線工程，要建設(shè)大量的渡槽和倒虹吸，薄壁結(jié)構(gòu)混凝土和大體積混凝土結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用。而在這些工程中，混凝土裂縫問(wèn)題日顯突出，并成為具有相當(dāng)普遍性的問(wèn)題。裂縫作為長(zhǎng)期困擾大體積混凝土和薄壁結(jié)構(gòu)混凝土的主要難題，涉及到原材料、設(shè)計(jì)、施工和管理等多方面的因素，如若不采取有效方法加以控制，勢(shì)必會(huì)影響到建筑物的使用壽命和安全運(yùn)行，故參建各方必須對(duì)混凝土裂縫問(wèn)題加以足夠的重視，減少或避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。

1 裂縫的種類(lèi)

混凝土裂縫按類(lèi)別分主要有以下幾大類(lèi)：溫度裂縫，外部荷載裂縫，化學(xué)反應(yīng)裂縫等。

2 溫度裂縫的控制和防止溫度裂縫的產(chǎn)生

2.1 溫度裂縫的產(chǎn)生

為了防治混凝土溫度裂縫，減輕溫度應(yīng)力，須從從以下幾個(gè)方面考慮。

2.2 材料質(zhì)量控制

2.2.1 水泥：使用水化熱較低的水泥以及盡量降低單位水泥用量；水泥在水化過(guò)程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)相對(duì)較小，所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部的水化熱無(wú)法及時(shí)散發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)外溫差增大。單位時(shí)間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期而增長(zhǎng)。由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以自然散熱，普通混凝土內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3～7天。

2.2.2 摻合料和外加劑：在混凝土中摻入水泥用量0.25%的減水劑，可同時(shí)減少10%的水泥用量，從而降低水化熱的產(chǎn)生；在混凝土中摻入粉煤灰，不僅可代替水泥用量，而且可大大改善混凝土的可泵性和工作性，從而降低水化熱的產(chǎn)生；在混凝土中摻入膨脹劑，混凝土在硬化過(guò)程中產(chǎn)生體積膨脹，可以部分或全部補(bǔ)償硬化過(guò)程 中冷縮和干縮，減免混凝土的開(kāi)裂。

2.2.3 粗細(xì)骨料：在鋼筋間距和泵車(chē)輸送管的允許下，盡量選用粒徑大的骨料，一般中、粗砂比使用細(xì)砂每平方米混凝土減少用水量20～25Kg左右，水泥相應(yīng)也減少28～35Kg,從而降低混凝土的干縮，條件允許的情況下，可以采用設(shè)計(jì)毛石大體積混凝土基礎(chǔ)。

2.2.4 石子級(jí)配：石子級(jí)配對(duì)節(jié)約水泥及保證具有良好的和易性關(guān)系很大,大體積混凝土宜采用連續(xù)級(jí)配。

2.2.5 水：水源對(duì)大體積混凝土的影響主要是在攪拌溫度控制上，大體積混凝土攪拌時(shí)必要時(shí)采用冰水混合攪拌，以降低混凝土入模溫度。

2.3混凝土澆筑溫度控制

裝配式建筑也稱(chēng)建筑工業(yè)化[1]，具有施工速度快、施工受天氣影響小、建筑垃圾少、減少人工和模板、質(zhì)量更加可靠等優(yōu)點(diǎn)，因現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)少，更加綠色環(huán)保。裝配式建筑在日本和歐美地區(qū)較為流行，在我國(guó)還處于起步階段。國(guó)家住建部出臺(tái)了《建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展綱要》，大力鼓勵(lì)發(fā)展裝配式建筑，計(jì)劃裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)50%以上(到2025年)。裝配式建筑已然成為了所有民用和工業(yè)建筑的發(fā)展趨勢(shì)。

2.3.1 生產(chǎn)混凝土?xí)r，根據(jù)季節(jié)不同，須采用不同措施，提高或降低混凝土溫度。例如在夏季可采用冰水拌合，給骨料搭設(shè)遮陽(yáng)棚等措施，降低混凝土出機(jī)口溫度；冬季可采用熱水及給骨料搭設(shè)保溫棚等措施提高混凝土出機(jī)口溫度。

盡量選擇較適宜的氣溫澆筑混凝土，避開(kāi)不利天氣澆筑混凝土，對(duì)運(yùn)輸工具如具備條件也應(yīng)采取保溫設(shè)施，以降低氣候原因混凝土拌合物的影響。

2.3.2 在薄壁結(jié)構(gòu)混凝土中埋設(shè)冷卻水管，澆筑完成后，使用冷卻水循環(huán)來(lái)降低混凝土內(nèi)部溫度。

2.3.3 設(shè)定合理拆模時(shí)間，拆模后及時(shí)對(duì)混凝土表面用養(yǎng)護(hù)劑或混凝土養(yǎng)護(hù)膜，及時(shí)覆蓋保溫被等。

2.3.4 改善混凝土約束條件，對(duì)大體積混凝土進(jìn)行分割，設(shè)定合理且便于施工的施工縫，使混凝土溫度有足夠時(shí)間，交錯(cuò)釋放水化熱。

2.3.5 加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，常見(jiàn)的混凝土裂縫，大部分均是由不同深度的表面裂縫所引起的，其產(chǎn)生的主要原因是混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大或氣溫驟降。所以，混凝土的保溫對(duì)防止混凝土表面早期裂縫非常重要。

混凝土的養(yǎng)護(hù)，主要目的在于混凝土養(yǎng)護(hù)期內(nèi)保持適宜的溫濕條件，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。另一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度和設(shè)計(jì)的抗裂能力。適宜的溫度、濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的。

3 加強(qiáng)混凝土澆筑后的溫度監(jiān)測(cè)

3.1 混凝土澆筑溫度的監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)混凝土澆筑時(shí)的溫度，保證澆筑溫度不要超過(guò)控制標(biāo)準(zhǔn)，以便控制混凝土澆筑后的溫度升高峰值。同時(shí)也包括對(duì)混凝土攪拌、運(yùn)輸過(guò)程中溫度的監(jiān)測(cè)和混凝土原材料溫度的監(jiān)測(cè)。

3.2 養(yǎng)護(hù)過(guò)程中的溫度監(jiān)測(cè)

一般監(jiān)測(cè)澆筑后大體積混凝土內(nèi)部（中部、表面、底部）的溫度和環(huán)境氣溫的變化情況，用來(lái)控制混凝土溫度和氣溫溫差（溫差控制在25℃內(nèi)）,也可用來(lái)進(jìn)一步計(jì)算混凝土中的溫度應(yīng)力，確定混凝土的抗拉強(qiáng)度是否大于此時(shí)混凝土中產(chǎn)生的拉應(yīng)力，保證對(duì)裂縫的控制。這些監(jiān)測(cè)結(jié)果能及時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)大體積混凝土澆筑塊內(nèi)溫度變化的實(shí)際情況，以及所采用的施工技術(shù)措施的效果，為施工現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)有效的采取措施應(yīng)對(duì)溫差變化。

4 合理優(yōu)化施工工藝

4.1 采取二次投料法，二次振搗法，澆筑后及時(shí)排除表面泌水，以提高混凝土強(qiáng)度，提高混凝土極限拉伸強(qiáng)度。

4.2 在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置必要的溫度配筋，在結(jié)構(gòu)突然變化、轉(zhuǎn)折等部位，例如底板與墻轉(zhuǎn)折處、孔洞轉(zhuǎn)角及周邊部位，增加斜向構(gòu)造配筋，以改善應(yīng)力集中。

4.3 加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，提高早期相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和彈性模量。

5 混凝土建筑物基礎(chǔ)不均勻致使混凝土產(chǎn)生裂縫

設(shè)計(jì)初期，要仔細(xì)了解建筑物基礎(chǔ)情況，避免建筑物基礎(chǔ)處于地質(zhì)變化較大的地段。必要時(shí)，要采取基礎(chǔ)換填等措施，降低因地質(zhì)原因?qū)炷两ㄖ镉绊懏a(chǎn)生裂縫。

地基過(guò)大不均勻沉降產(chǎn)生過(guò)寬裂縫時(shí),進(jìn)行建筑物在使用階段的沉降驗(yàn)算可以防止這些裂縫的出現(xiàn),對(duì)已出現(xiàn)這類(lèi)裂縫的結(jié)構(gòu),要采用地基基礎(chǔ)的防治措施對(duì)地基基礎(chǔ)妥善處理后,再采用建筑結(jié)構(gòu)的加固措施來(lái)解決。

大體積混凝土剛度較大，一般沒(méi)有強(qiáng)度的問(wèn)題，但由于它往往屬于地下隱蔽工程，裂縫的存在將嚴(yán)重影響其正常使用，其中溫度裂縫是施工過(guò)程中產(chǎn)生的主要裂縫。由于混凝土本身的特性，大體積混凝土溫度裂縫是不可避免的，但是，裂縫是可以控制的，只要針對(duì)混凝土的生產(chǎn)、施工、養(yǎng)護(hù)等不階段采取相應(yīng)的控制措施，從各個(gè)方面入手進(jìn)行有效的控制，就能減少溫度裂縫的產(chǎn)生及發(fā)展，提高大體積的質(zhì)量。

[1]羅瑞敏，孫巖.混凝土的溫度應(yīng)力與溫度裂縫探討[J].黑龍江交通科技，2005.10.30.