大體積混凝土溫度裂縫的成因及防治

王子正

（許昌廣蒞公路工程建設(shè)有限責(zé)任公司 河南 許昌 461000）

1 裂縫成因及分析

大體積混凝土一般是指實(shí)體截面最小尺寸大于或等于1m 的混凝土構(gòu)件。 它的表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快。 混凝土內(nèi)外溫差較大時(shí)，會(huì)使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。 混凝土裂縫分為以下幾種類型：彎距剪力等外力荷載引起的裂縫；干燥收縮引起的裂縫；混凝土自身收縮引起的裂縫；溫度裂縫。 大體積混凝土工程，水泥用量多，結(jié)構(gòu)截面大，因此，混凝土澆注后，水泥放出大量水化熱，混凝土溫度升高。 由于混凝土導(dǎo)熱不良，體積過大，相對(duì)散熱較小。 因此，混凝土內(nèi)部水化熱積聚不易散發(fā)，外部則散熱較快，依據(jù)熱脹冷縮的原理，結(jié)構(gòu)自身約束由伴隨溫度變化引起的建筑物體積變化產(chǎn)生應(yīng)力，一但拉伸應(yīng)力＞抗拉強(qiáng)度則混凝土產(chǎn)生裂縫。

2 對(duì)大體積混凝土墩臺(tái)身或基礎(chǔ)，為防止其度裂縫我們長(zhǎng)采取以下幾點(diǎn)措施

2.1 材料控制

2.1.1 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。

2.1.2 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， 混凝土在硬化過程中產(chǎn)生體積膨脹，可以部分或全部補(bǔ)償硬化過程中冷縮和干縮，減免混凝土的開裂。

2.1.3 粗細(xì)骨料：在鋼筋間距和泵車輸送管的允許下，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)。

2.1.4 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，大體積混凝土采用連續(xù)級(jí)配。

2.1.5 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。

2.2 混凝土分層分塊澆筑、減小分層厚度、加快混凝土散熱速度。 分層澆筑施工的間隔時(shí)間不宜過長(zhǎng)，一般為4～10d。 間隔時(shí)間過長(zhǎng)，層厚較小易出現(xiàn)氣溫變化引起的裂縫，并增加層與層之間的約束應(yīng)力。

2.3 高溫季節(jié)施工時(shí)，應(yīng)降低拌和混凝土?xí)r所應(yīng)用的骨料及水的溫度；可在水里加入冰塊以降低水溫。

2.4 在混凝土結(jié)構(gòu)體內(nèi)布置適量的溫控管道， 通過不斷地循環(huán)冷水，從而吸收混凝土中的熱量。 冷卻水管使用前應(yīng)進(jìn)行試水，冷卻水應(yīng)在混凝土澆筑到冷卻水管標(biāo)高后立即進(jìn)行，但冷卻水與混凝土的溫差不宜太大，應(yīng)合理選用。 冷卻管通水應(yīng)持續(xù)到混凝土澆筑完成后7d 以上。 一般冷卻水管應(yīng)在每層混凝土中布設(shè)，深度均位于層厚的1/2 處，水平間距為0.9～1.0m。

在設(shè)計(jì)水管時(shí)，水管應(yīng)順結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)方向布置，盡量減少?gòu)濐^和接頭數(shù)目，杜絕漏水的機(jī)會(huì)。

安裝水管時(shí)，管與管之間的接頭用橡膠管作套管，套管的兩端則用鐵絲纏緊，并設(shè)置定位架固定，避免水管在澆筑混凝土?xí)r受到?jīng)_擊而位移。 注意檢查水管和接頭質(zhì)量，安裝完成后,及時(shí)壓水檢查，發(fā)現(xiàn)漏水，及時(shí)處理，消除隱患。

冷卻水的限值為冷卻水與混凝土之間的溫度差限制在25℃以內(nèi)。 流量及水溫應(yīng)每2 小時(shí)測(cè)一次，量測(cè)進(jìn)、出水口溫度，出水口溫度應(yīng)比進(jìn)水口溫度高5°～6℃。 通水量不宜低于18L/min。

一般冷卻過程分二期進(jìn)行：一期冷卻，混凝土澆筑后立即通水進(jìn)行降溫，使混凝土內(nèi)最高溫度不超50°～55℃，內(nèi)外溫差不大于25℃；二期冷卻逐漸交替進(jìn)行使混凝土冷卻到最終穩(wěn)定溫度。通水時(shí)間間隔根據(jù)混凝土溫度回升情況而定，并控制混凝土降溫速率＜1.5℃/d，同時(shí)注意經(jīng)常調(diào)換進(jìn)、出水口。

冷卻完畢后，對(duì)冷卻管進(jìn)行同混凝土強(qiáng)度的水泥壓漿處理，水泥中應(yīng)加入微膨脹劑。

2.5 嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行同各層間和各塊間水平和垂直施工縫的處理，個(gè)水平施工縫間鋪設(shè)金屬擴(kuò)張網(wǎng)沿側(cè)面混凝土表面防裂金屬網(wǎng)，防止表面裂縫的產(chǎn)生。

2.6 混凝土的養(yǎng)護(hù)。在遇氣溫驟降的天氣或寒冷季節(jié)澆筑混凝土后，應(yīng)注意覆蓋保溫，加強(qiáng)養(yǎng)生，側(cè)面可采用碘鎢燈照射保溫。 保溫覆蓋材料以草袋效果為最佳，依次為油布、木模板、帆布。 在夏季，混凝土表面應(yīng)做到防潮養(yǎng)護(hù)，一方面保證了混凝土強(qiáng)度的正常增長(zhǎng)， 另一方面降低了混凝土干縮應(yīng)力，防止了混凝土表面裂縫的產(chǎn)生。

2.7 在施工時(shí)應(yīng)采取措施防止陽(yáng)光暴曬混凝土用水和粗細(xì)集料。 對(duì)陽(yáng)光暴曬的集料應(yīng)用冷卻水冷卻，但應(yīng)注意材料含水量的變化。 高溫天氣長(zhǎng)距離運(yùn)送混凝土，也應(yīng)采取相應(yīng)措施防暴曬。

2.8 嚴(yán)格控制粗細(xì)骨料：石子含沙量＜1%；砂含量＜2%。 選擇最佳骨料級(jí)配，增加混凝土密實(shí)度，減少收縮、徐變。

3 結(jié)束語(yǔ)

以上， 我們討論了大體積混凝土溫度裂縫成因及防治措施，如果我們采取以上幾點(diǎn)措施，在施工過程中注意了對(duì)細(xì)節(jié)問題的處理，同時(shí)，利用科學(xué)的方法指導(dǎo)施工，就能有效解決這些問題，提高路面的質(zhì)量，確保道路的良好使用狀態(tài)。