淺談混凝土施工中溫度裂縫的成因及處理措施

黃明剛

摘要：現(xiàn)階段，混凝土施工技術(shù)被廣泛使用于房屋或者道橋的建設(shè)，然而在施工時(shí)卻常常會(huì)被混凝土由于溫度變化而出現(xiàn)裂縫的問題所困擾。而通過多年的現(xiàn)場觀察和通過查閱有關(guān)混凝土內(nèi)部應(yīng)力方面的專著，筆者想在下文中對混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因、現(xiàn)場混凝土溫度的控制和預(yù)防裂縫的措施等進(jìn)行相關(guān)的闡述，希望能對混凝土施工技術(shù)的改善有所幫助。

關(guān)鍵詞：混凝土施工；溫度裂縫；相關(guān)成因；處理措施

中圖分類號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

前 言：

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，全國各個(gè)地方都在大興土木，而混凝土施工技術(shù)作為其中的主角，在相關(guān)的施工建設(shè)中扮演著不可替代的重要角色。混凝土具有強(qiáng)度高、硬度適中等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在其具有的弊端，由于施工技術(shù)水平的限制，混凝土施工中不可避免的會(huì)出現(xiàn)一些溫度裂縫，這些裂縫對于橋梁或是房屋等建筑體都存在著一定的影響，并且可能會(huì)成為相關(guān)的安全隱患，所以改善混凝土施工技術(shù)，盡可能的減少溫度裂縫的出現(xiàn)就具有十分重要的意義。

1. 混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因

1.1混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的機(jī)理

只有了解了混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的機(jī)理，才能采取相應(yīng)的措施，從而從其根源上對其進(jìn)行有效的防治，也只有這樣才能起到較為明顯的立竿見影的效果，這也就是所謂的“知己知彼，百戰(zhàn)百勝”，由此可見，了解混凝土溫度裂縫產(chǎn)生機(jī)理的重要性不容小覷。顧名思義，溫度裂縫肯定是與溫度有著千絲萬縷的關(guān)系，事實(shí)也是如此，在混凝土澆筑后的硬化過程中,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，這些汽化熱就是產(chǎn)生溫度裂縫的直接原因，為什么這么說呢？因?yàn)橛捎诨炷恋捏w積較大, 大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部不易散發(fā), 導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升?？墒腔炷帘砻嬗捎谀軌蚪佑|到外部流動(dòng)的空氣，因而散熱相對來說較快, 混凝土內(nèi)外的結(jié)構(gòu)散熱速度不一致，這就導(dǎo)致內(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，而當(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。換言之，也就是說混凝土汽化熱造成的其內(nèi)外結(jié)構(gòu)的溫差是溫度裂縫的直接的原因。而在實(shí)際的施工過程中，由于施工的環(huán)境更為復(fù)雜和不可預(yù)料，所以這種溫度裂縫出現(xiàn)的可能性就進(jìn)一步提高了，尤其是在混凝土施工中后期遇到溫差變化較大或者是混凝土受到寒流的襲擊的情況時(shí),低溫會(huì)導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降并且產(chǎn)生收縮, 表面收縮的混凝土與內(nèi)部熱量還未釋放的混凝土形成了鮮明的對照, 將會(huì)產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫, 這種裂縫雖然往往只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生，但是其一旦出現(xiàn)就不會(huì)是一小部分，常常是在一定的范圍內(nèi)密集出現(xiàn)。而裂縫一旦出現(xiàn)，不僅會(huì)降低混凝土的相關(guān)性能參數(shù)，引起混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞和抗?jié)B透的能力，而且由于裂縫為混凝土中的鋼筋接觸氧氣提供了良好的環(huán)境，因而會(huì)混凝土中鋼筋的銹蝕, 二鋼筋都被銹蝕了，也就為相關(guān)的建筑埋下了安全隱患。

1.2混凝土溫度裂縫的影響因素

了解了混凝土施工中溫度裂縫產(chǎn)生的機(jī)理后，再讓我們了解一下影響混凝土溫度裂縫的相關(guān)因素，這樣有助于我們進(jìn)一步加深對于混凝土溫度裂縫的認(rèn)識(shí)，從而采取有效的措施，對混凝土溫度裂縫進(jìn)行相關(guān)的防治。結(jié)合混凝土溫度裂縫的成因我們不難推測，影響其的重要因素就是溫差，溫差越大，在混凝土中產(chǎn)生的張力和拉力也就越大，相關(guān)的裂縫也就越多越密集。那么什么因素會(huì)影響到溫差呢？通過多年的觀察總結(jié)和查閱相關(guān)的文獻(xiàn)著作，筆者發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、用量有關(guān)?；炷猎胶? 水泥用量越大，在澆筑時(shí)可能產(chǎn)生的內(nèi)外的溫差也就越大。而對于大體積混凝土, 其形成的溫度應(yīng)力與其結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，并且總體上呈現(xiàn)一種正相關(guān)的趨勢。也就是說，在一定尺寸范圍內(nèi), 混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大, 其外部冷卻的速度越快，其內(nèi)部散熱的速度越慢，因而其產(chǎn)生的溫差也就越大, 所以引起裂縫的危險(xiǎn)性也越大, 這就是大體積混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因。

2. 現(xiàn)場混凝土溫度的控制和預(yù)防裂縫的措施

2.1混凝土原材料的選擇和其配比

既然已經(jīng)明確了混凝土施工中溫度裂縫產(chǎn)生的成因及其影響因素都在于“溫差”二字，那么只要采取有效的措施在某種程度上將溫差控制住，就能有效的減少溫度裂縫出現(xiàn)的可能性。所以我們首先可以從混凝土原材料的選擇和其配比方面著手。一方面我們可以通過盡量選用低熱或中熱水泥, 減少水泥用量的方式減少溫度裂縫的產(chǎn)生。 選擇了地?zé)峄蛘咧袩岬乃嘣?，就可以有效的降低在澆筑混凝土過程中產(chǎn)生的熱量，而產(chǎn)生的熱量一旦降低，相關(guān)的溫差也自然而然的會(huì)隨之降低，進(jìn)而相關(guān)的溫度裂縫會(huì)有效的減少。并且值得一提的是，這種方法十分適用于大體積鋼筋混凝土引起的裂縫，因?yàn)榇篌w積鋼筋混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因是水泥水化熱的大量積聚, 使混凝土出現(xiàn)早期升溫和后期降溫, 產(chǎn)生內(nèi)部和表面的溫差。而由于的用途就決定的其的體積較大，因而不能通過減少水泥用量的方式減少溫度裂縫的數(shù)量，在這種情況下，通過選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥減少溫度裂縫出現(xiàn)的頻率也就具有了十分重要的意義。此外，值得一提的是，在摻加泵送劑或粉煤灰時(shí), 也可選用礦渣硅酸鹽水泥，這樣才能夠起到良好的降低水泥汽化熱量的效果。另一方面，在原料方面還能夠通過摻加摻合料也就是改變原料成分的配比來改善混凝土的性能，從而有效的減少溫度裂縫出現(xiàn)的頻率。而在長期的混凝土施工實(shí)踐中，人們發(fā)現(xiàn)：在混凝土中摻入一定數(shù)量優(yōu)質(zhì)的粉煤灰后, 不但能代替部分水泥,起到減少水泥用量的效果，間接的降低混凝土的內(nèi)部熱量， 而且由于粉煤灰顆粒呈球狀具有滾珠效應(yīng),還能 起到可觀的潤滑作用, 從而有效的改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、粘合性和保水性,起到了意想不到的良好效果。并且十分值得一提的是,在采用了上述的方法，即摻加原狀或磨細(xì)粉煤灰后, 可以有效降低混凝土中水泥水化熱,而水泥的水化熱一旦下降，其相應(yīng)的溫差就得到了有效的控制，減少絕熱條件下的溫度升高，這樣溫度裂縫就會(huì)得到有效的控制。

2.2 混凝土施工工藝相關(guān)控制

雖然從原料方面進(jìn)行控制具有一定的效果，但是由于原料影響混凝土溫度裂縫的程度是有限的，所以盡管在原料方面做了很多工作，其能夠起到的效果也是十分有限的，在這種情況下，我們就要從其他方面尋找控制混凝土溫度裂縫的方法了，對混凝土的施工工藝進(jìn)行相關(guān)的控制就是一種有效的方法。事實(shí)上，混凝土的施工工藝在很大程度上決定了澆筑混凝土中溫度裂縫的數(shù)量，高水平的施工工藝可以有效的控制相關(guān)的溫度裂縫，獲得高水平的混凝土。在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中，我們可以從以下幾個(gè)方面改善混凝土澆筑的工藝：首先可以有效的改善攪拌工藝，攪拌得充分，就可以為高水平的澆筑打下良好的基礎(chǔ)，通常采用二次投料的凈漿裹石或砂漿裹石工藝進(jìn)行相關(guān)的澆筑工作, 這是因?yàn)檫@種澆筑工藝不僅可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿的界面上, 而且可以使硬化后界面過渡層結(jié)構(gòu)致密、粘結(jié)力增大, 從而提高混凝土強(qiáng)度10% 或節(jié)約水泥5% ,這樣水化熱和裂縫的數(shù)量就會(huì)獲得很大程度上的降低。總而言之，改善混凝土的攪拌加工工藝, 在傳統(tǒng)“三冷技術(shù)”的基礎(chǔ)上采用二次風(fēng)冷新工藝,就會(huì)使混凝土的溫差獲得有效的控制，從而有效的降低混凝土的澆筑溫度，減少裂縫的數(shù)量。其次則應(yīng)該嚴(yán)格控制澆筑流程，合理的施工工序是良好的建筑效果的有力保障, 在澆筑過程中我們可以通過分層、分塊澆筑的形式, 盡快將混凝土中積聚的熱量散出去，從而有效的避免溫差過大。而對于已經(jīng)澆筑成型的混凝土, 在終凝前進(jìn)行二次振動(dòng), 可有效降低混凝土中的溫差，在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分,這種均勻的結(jié)構(gòu)可以有效的提高粘結(jié)力和抗拉強(qiáng)度,并減少內(nèi)部裂縫與氣孔, 提高抗裂性。最后則應(yīng)該注重澆筑完畢后的養(yǎng)護(hù)，很多人覺得混凝土澆筑完畢后就沒有事情了，事實(shí)上這也是一個(gè)絕大多數(shù)人都會(huì)陷入的誤區(qū)?；炷琉B(yǎng)護(hù)水平的高低直接影響著其后的性能，因而混凝土養(yǎng)護(hù)的重要性不可忽視。在混凝土的養(yǎng)護(hù)方面主要需要保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件?？梢酝ㄟ^覆蓋潮濕的麻布等措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，同時(shí)要注意極端天氣下的保溫或者降溫，這里筆者就不再贅述。

3. 結(jié)語

綜上所述，混凝土施工中溫度裂縫的成因主要是由于澆筑過程中水泥內(nèi)部的熱量不易散出，水泥體外部的熱量又較易散失，由此溫差就產(chǎn)生了相關(guān)的張力和拉力，而張力和拉力超過混凝土的承受范圍就會(huì)產(chǎn)生裂縫。明白了溫度裂縫的成因后，我們就可以抓住溫差，從原材料和施工工藝入手，控制溫度裂縫的數(shù)量和范圍，從而獲得良好的混凝土澆筑效果。

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