淺談混凝土溫度裂縫

崔彥松

(衡水公路工程總公司)

現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,常常出現溫度裂縫,影響結構的整體性和耐久性。

1 混凝土溫度裂縫的現象

混凝土溫度裂縫走向一定規律性,大面積結構裂縫?？v橫交錯;梁板類或長度尺寸較大的結構構件,裂縫多平行于短邊。深進的和貫穿的溫度裂縫,一般與短邊方向平行,裂縫沿全長分段出現,中間較密。裂縫寬度大小不一,一般在0.5mm在下,沿全長沒有多大變化。表面溫度裂縫多發生在施工期間,進深的或貫穿的多發生在澆筑后 2～3個月或更長時間,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,但個別也有下寬上窄情況,遇頂部或底板配筋較多的結構,有時也出現中間寬兩端窄的梭形裂縫。

2 混凝土溫度裂縫產生的原因

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

3 溫度裂縫的預防措施

混凝土溫度裂縫的出現會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗滲能力等,施工中可針對不同結構構件采取相應措施以有效減少溫度裂縫的產生。

3.1 一般結構構件預防措施

(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;采用級配良好的石子,砂、石含泥量控制在規定范圍內;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;嚴格施工分層澆筑振搗密實,以提高混凝土抗拉強度。

(2)細長結構、構件,采用分段間隔澆筑,或適當設置施工縫或間斷縫,以減少約束應力。

(3)預制構件與臺座或以模間以及重疊生產構件之間應涂刷隔離效果較好的隔離劑,以防止粘結;長線臺座生產構件,及時放松預應力筋,避免構件溫度收縮受到臺座、胎模、下部構件及預應力筋的約束而導致產生裂縫。

(4)在結構薄弱部位及孔洞四角、多孔板板面,適當配置必要的細直徑溫度筋,使對長均勻分布,以提高極限拉伸值。

(5)蒸氣養護結構、構件時,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,及時脫模,避免急熱急冷,引起過大的溫度變形。

(6)加強混凝土的養護和保溫,控制結構與外界溫度梯度在允許(25℃)范圍以內?；炷翝仓舐懵侗砻婕皶r噴水養護,夏季應適當處長養護時間,以提高抗裂能力。冬季應適當延長保溫和脫模時間,使緩慢降溫,以防溫度驟變,溫差過大引起裂縫。基礎部分及早回填保溫,減少溫度收縮裂縫。

3.2 大體積結構構件預防措施

(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度(90～180 d),以降低水泥用量,減少水化熱量。選用良好級配的骨料,并嚴格控制砂、石子含泥量,降低不灰比(0.6以下),加強振搗,以提高混凝土的密實性和抗拉強度。

(2)在混凝土中摻加緩凝劑,減緩澆筑速度,以利于散熱。在設計允許情況下,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,可采用冰水作為攪拌用水拌制混凝土;對骨料進行噴水預冷卻;運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,并使溫度分布較均勻,同時便于振搗密實,以提高彈性模量。

(5)大型設備基礎采取分層澆筑(每層間隔時間為 5～7 d),分塊厚度為1.0～1.5m,以利水化熱散發和減少約束作用。對較長基礎和結構,采取每隔 20～30m留一條 0.5～1.0m寬的間斷后澆縫,鋼筋仍保持連續不斷,40 d后再用膨脹細石混凝土填灌密實,以消減溫度收縮應力。

(6)大體積混凝土內適當預留一些孔道,在內部通循環冷水或冷氣冷卻,降溫速度不應超過 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,在巖石地基或混凝土墊層上鋪設防滑隔層(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)加強早期養護,提高抗拉強度?；炷翝仓?表面及時用草墊、草袋或鋸屑覆蓋,并灑水養護;深坑基礎可采取灌水養護。夏季適當加長養護時間。在寒冷季節,混凝土表面應采取保溫措施,以防寒潮襲擊。對薄壁結構要適當延長拆模時間,拆模時,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,基礎混凝土拆模后應及時回填。

(9)加強溫度管理,混凝土拌制時溫度要低于 25℃;澆筑時要低于 28℃。澆筑后控制混凝土與大氣溫度差不大于25℃,混凝土本身內外溫差在 20℃以內;加強養護過程中的測溫工作。發現溫差過大,及時采取相應防護措施,以有效降低約束應力,從而提高結構抗拉能力。

4 治理方法

溫度裂縫對鋼筋銹蝕、碳化、抗凍融(有抗凍要求的結構)、抗疲勞(對受動荷載構件)等方面有影響,需采取措施治理。對表面裂縫,可以涂兩遍環氧膠泥或環氧玻璃布,以及抹、噴水泥砂漿等方法進行表面封閉處理,對有整體性防水、防滲要求的結構,縫寬大于0.1mm的深進或貫穿性裂縫,則根據裂縫可灌程度,采用灌水泥漿或化學漿液(環氧、甲凝或丙凝漿液)方法進行裂縫修補,或者灌漿與表面封閉同時采用。

5 結束語

以上對混凝土溫度裂縫進行了初步探討,具體施工中我們多觀察、多比較,出現問后多分析、多總結,結合多種預防處理措施,可有效減少混凝土溫度裂縫的產生。

[1] 李常升等.水利水電工程質量監控與通病防治全書(上卷)[M].北京:中國環境科學出版社,1999.

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[3] GBJ107-87.混凝土強度評定標準[S].

[4] 佟榮祝.混凝土表面裂縫的危害及處理措施[J].河北水利水電技術,2003,(5).

[5] 甄廣常.某住宅樓墊混凝土裂縫的原因分析及對策[J].河北工程技術高等?？茖W校學報,2002,(3).