混凝土溫度變形裂縫的成因與控制

時間：2020-02-29 10:42:58

大體積砼結構由于在水泥水化過程中釋放的水化熱，從而引起溫度變化和砼本身的收縮受到外界約束作用時，就會在砼內部產生溫度應力和收縮應力。當應力超過砼 的抗拉極限，裂縫也就隨之產生。由于這些裂縫往往給工程帶來不同程度的危害，因此控制溫度應力和溫度變形裂縫的發展是大體積砼結構施工中所面臨的一個重大 課題。

一、大體積混凝土施工裂縫的成因

砼是一種多種材料組成的非勻質材料，其抗拉強度遠小于抗壓強度，當拉應力超過砼的抗拉強度，就產生了裂縫甚至達到破壞。大體積結構砼的裂縫，有表面裂縫和 貫穿裂縫兩種，這兩種裂縫都有一定的危害性。相對來說，貫穿裂縫會影響結構的整體性、耐久性和正常使用，甚至于結構安全。裂縫產生的主要原因有以下幾種：

1.由于外荷載引起的：這種裂縫發生超為普遍，即按常規計算的主要應力引起的。

2.結構次應力引起的：這種裂縫是由于結構的實際工作狀態與計算假設模型存在差異而引起的。

3.變形變化引起的：這種裂縫由于溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起變形。

砼結構的內部，結構與結構之間常常是相互影響，相互制約的。如果砼結構截面尺寸較大，內部的溫度和濕度分布不均勻，這樣就約束了砼結構內部不同部位的變 形。同樣砼結構的變形也有來自外部結構的影響。大體積砼由于水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會產生較大的溫度變化和收縮作用，此種溫度應力是導致砼產 生裂縫的主要原因。

二、防止產生裂縫的主要措施

(一)控制砼溫升。

1.選用水化熱低的水泥。水化熱是水泥熟料水化所放出熱量。為使砼減少升溫，可以在滿足設計強度要求的前提下，減少水泥用量，盡量選用中低熱水泥。一般工程可選用礦渣水泥或粉煤灰水泥。

2.利用砼的后期強度。據試驗數據表明，每立方米的砼水泥用量，每增減10公斤，砼溫度受水化熱影響相應升降1攝氏度。因此根據結構實際情況，對結構的剛 度和強度進行復算并取得設計和質檢部門的認可后，可用f45、f60或f90替代f28作為砼設計強度，這樣每立方米砼的水泥用量會減少40~70公斤/ 立方米。相應的水化熱溫升也減少4~7攝氏度。

利用砼后期強度主要是從配合比設計入手，并通過試驗證明28天之后砼強度能繼續增長。在預計的時間能達到或超過設計強度。

3.摻入減水劑和微膨脹劑。摻加一定數量的減水劑或緩凝劑，可以減少水泥用量，改善和易性，推遲水化熱的峰值期。而摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，也可以減少砼的溫度應力。

4.摻入粉煤灰外摻劑。在砼中加入少量的磨細粉煤灰取代部分水泥，不僅可降低水化熱，還改善砼的塑性。

5.骨料的選用。連續級配粗骨料配制的砼具有較好的和易性，較少的用水量和水泥用量以及較高的抗壓強度。另外，砂，石含泥量要嚴格控制。砂的含泥量控制在小于2%，石的含泥量控制在小于1%。

6.降低砼的出機溫度和澆筑溫度。首先要降低砼拌合溫度。降低砼出機溫度的超有效的辦法是降低石子的溫度，在氣溫較高時，要避免太陽的直接照射骨料，必要時向骨料噴射水霧或使用前用冷水沖洗骨料。

另外砼在裝卸、運輸、澆筑等工序都對溫度有影響。為此，在炎熱的夏季，應盡量減少從攪拌站到入模的時間。

(二)采用保溫或保溫養護，延緩砼降溫速度。

根據不同的施工季節，為減少砼澆筑后所產生的內外溫差，夏季主要應采用保濕養護，冬季應保溫養護。大體積砼結構終凝后，其表面蓄存一定深度的水，具有一定 的隔熱保溫效果，縮小了砼內外溫差，從而控制裂縫的開展。而基礎工程大體積砼結構拆模后，宜盡快回填土，避免氣溫驟變產生有害影響，亦可延緩降溫速率，避 免產生裂縫。

(三)改善施工工藝，提高砼抗裂能力。

1.采用分層分段法澆筑砼，有利于砼消化熱的散失，減小內外溫差。

2.改善配筋，避免應力集中，增強抵抗溫度應力的能力，孔洞周圍，變斷面轉角部位，轉角處都會產生應力集中。為此在孔洞四周增配斜向鋼筋，鋼筋網片，在變 截面作局部處理使截面逐漸過渡，同時增配抗裂鋼瀝，都能防止裂縫的產生。值得注意的是，配筋要盡可能應用小直徑和小間距，按全截面對稱配置。

3.設置后澆帶。對于平面尺寸過大的大體積砼，應設置后澆帶，以減少外約束力和溫度應力;同時也有利于散熱，降低砼的內部溫度。

4.做好溫度監測工作，及時反映溫差，隨時指導養護，控制砼內外溫差不超過25攝氏度。

裂縫是砼結構工程普遍存在的問題，不僅影響建筑物的觀感，更重要的是不利于結構的防水和抗滲要求，也降低建筑物的耐久性，甚至于影響結構的承載能力。裂縫 的發生與發展有多方面的原因，在提高施工企業人員素質和使用更合理的施工工藝的同時還要認真貫徹事前、事中、事后控制的原則，加大職能部門的監管力度，不 為工程留下任何隱患。