温度裂缝范文（精选11篇）
温度裂缝 第1篇
a.混凝土表面温度裂缝的走向无一规律。
b.梁板式结构或长度较大的结构, 裂缝多半是平行于短边。
c.大面积结构, 裂缝通常纵横交错。
d.深进的和贯穿的温度裂缝, 一般与短边平行, 裂缝沿全长分段出现, 中间较密。
e.裂缝宽度大小不一, 一般在0.5mm以下, 且沿结构全长没有多大变化。
f.温度裂缝多数发生在施工期间, 裂缝宽度受温度影响较明显, 冬季较宽, 夏季较细。
g.大多数温度裂缝沿结构截面高度呈上宽下窄状, 但个别也有下宽上窄情况, 遇上下边缘区配筋较多的结构, 有时亦出现中间宽, 两端窄的棱形裂缝。
2 分析混凝土温度裂缝产生的具体原因有:
2.1 表面温度裂缝大多数是由于温度差引起的。混凝土结构, 特别是大体积混凝土基础浇筑后, 在硬化期间水泥释放出大量水化热, 内部温度不断上升, 使混凝土表面和内部的温度相差很大。当降温产生非均匀温差时 (如在施工中注意不够, 过早拆除模板;冬季施工, 过早除掉保温层, 或受到寒潮袭击) , 将导致混凝土表面温度急剧变化而产生较大的降温收缩, 此时表面受到内部混凝土的约束, 将产生很大拉应力, 而混凝土早期强度和弹性模量很低, 因而出现裂缝。但这种温差仅在表面处较大, 离开表面就很快减弱, 因此裂缝仅在接近表面较浅的范围内出现。
2.2 深进的和贯穿的温度裂缝大多数是由于结构降温差较大, 受到外界的约束而引起的。当大体积混凝土基础、墙体浇筑在坚硬地基 (岩石地基) 上时, 没有采取隔离层等放松约束的措施, 如果混凝土浇筑时气温很高, 加上水泥水化热的温升很大 (当混凝土中水泥用量过大或高标号水泥拌制时) , 则会使混凝土的温度很高。当混凝土冷却收缩, 全部或部分地受到地基、混凝土垫层或其它外部结构的约束, 将会在混凝土内部出现很大的应力, 产生降温收缩裂缝。这种裂缝常在混凝土浇筑后2~3个月或更长时间出现。裂缝较深, 有时是贯穿的, 会破坏结构的整体性, 基础工程长期不回填土, 受风吹、日晒或寒潮袭击, 会出现这种裂缝, 框架梁、基础梁、墙板, 由于与刚度较大的柱、基础连接, 或预制构件浇筑接在台座伸缩缝处, 因温度变化受到约束, 降温时亦常出现这种裂缝。
2.3 预制构件蒸汽养护时, 混凝土降温控制不严, 降温过快或养生窑坑盖揭得过急, 致使混凝土表面剧烈降温, 受到构件肋部或股模约束, 在构件表现或肋部常出现裂缝。
3 预防混凝土温度裂缝的产生, 可从控制温度、改进设计和施工操作工艺、改善混凝土性能、减少约束条件等方面着手, 一般措施有:
3.1 尽量选取用低热或中热水泥 (如矿碴水泥、粉煤灰水泥) 配制混凝土, 或在混凝土中掺适量粉煤灰或利用混凝土的后期强度 (龄期90~180天) , 降低水泥用量, 以减少水化热。
3.2 先用级配良好的骨料, 并严格控制砂、石子的含泥量, 降低水灰比 (至0.6以下) , 加强振捣, 以提高混凝土的密实性和抗拉强度。
3.3 在混凝土中掺缓凝剂, 减缓浇筑速度, 以利于散热。或掺入减水剂等, 以改善和易性, 减少水泥用量。在设计允许的情况下, 可掺少于混凝土25%体积的毛石, 以吸收热量并节约混凝土。
3.4 避开炎热天气浇筑大体积混凝土, 必须在热天浇筑时, 可采用冰水或深井凉水拌制混凝土;或设置简易遮阳装置, 并对骨料进行喷水预冷却, 以降低混凝土搅拌和浇筑的温度。
3.5 分层浇筑混凝土, 每层厚度不大于30cm, 以加快热量散发, 并使温度分布较均匀, 同时也便于振捣密实。
3.6 大体积混凝土内适当预留一些孔道, 采取通冷水或冷气降温。
3.7 大型设备基础采取分块分层间隔浇筑 (间隔时间5~7天) , 分块厚度为0.1~1.5m, 以利于水化热散发和减少约束作用。或者每隔20~30。留一条0.1~1.5m宽的临时断缝, 再用干硬性细石混凝土浇筑, 以减少温度收缩应力。
3.8 浇筑混凝土后, 表面应及时用草帘或草袋等覆盖, 并滴水养生。深坑基础可采取灌水养护 (或在混凝土表面四周砌一皮砖进行灌水养护) 。夏季应适当延长养护时间。在寒冷季节, 混凝土表面应采取保温措施, 以防寒潮袭击。对薄壁结构要适当延长拆模时间, 使之缓慢降温。拆模时, 块体中部和表面的温度差不宜大于200C, 以防止急剧冷却造成表现裂缝。基础混凝土拆模后要及时回填土。
3.9 蒸汽养护构件时, 控制升温的速度不大于250C/小时, 并缓慢揭盖, 及时脱模, 避免引起过大的温度应力。
大体积砼温度裂缝控制措施及其 第2篇
在工程施工中的运用
[摘 要]在实际工程施工中，根据现有的理论和实践经验总结出来的具体措施，可以控制和减少大体积砼温度裂缝的发生。由于各种客观条件的限制，采取哪些控制措施，要根据具体的实际情况决定取舍。[关键词] 大体积砼 裂缝 控制措施 运用
在现代工业与民用建筑中，超长、超厚的大体积砼基础已屡见不鲜，但其裂缝的产生时有发生。如何控制大体积砼裂缝的产生，是一项国际性的技术问题。根据现有的理论和实践经验，在实际工程中，也可以控制和减少大体积砼裂缝的发生。一 大体积砼结构温度、收缩裂缝产生的原因
大体积砼裂缝主要分为两大类：一类是荷载引起的裂缝（约占20％），一类是变形（温度、收缩、不均匀沉陷）引起的裂缝（约占80％）。由于荷载引起的裂缝通过常规的应力计算可以得到很好控制，这里着重探讨由于温度、收缩引起的变形裂缝。
在大体积砼浇筑后，由于其表面系数小，体积大，水泥的水化热量较高，水化热聚积在内部不易散发，砼内部温度将逐渐增高，而表面散热很快，形成较大的内外温差，内部产生压应力，外部产生拉应力。若在砼表面附近存在较大的温度梯度，就会引起较大的表面拉应力，由于此时的砼的龄期很短，抗拉强度很低，如果温差产生的拉应力超过此时砼的极限抗拉强度，就会在砼表面形成表面裂缝。这种裂缝一般多发生在砼浇灌后的升温阶段，如果此时砼的表面不能保持潮湿的养护条件，则砼表面由于水分蒸发较快而使初期的砼产生干缩，将加剧裂缝的产生。砼浇灌后，由于温升影响产生的表面裂缝也叫第一种裂缝。2 温升影响产生的第二种裂缝是收缩裂缝。它产生在砼的降温阶段，即当砼降温时，由于逐渐散热而产生收缩，再加上砼硬化过程中，由于砼内部拌合水的水化和蒸发，以及胶质体的胶凝等作用，促使砼硬化时收缩。这两种收缩，在收缩时受到基底或结构本身的约束，会产生很大的收缩应力（拉应力），如果产生的收缩应力超过当时的砼极限抗拉强度，就会在砼中产生收缩裂缝，这种裂缝有时会贯穿全断面而成为结构性裂缝。
大体积砼，升温阶段内外温差过大，会造成表面裂缝；降温速率过大，会造成贯穿性冷缩缝。表面裂缝虽不属于结构性裂缝，但在砼收缩时，由于表面裂缝处断面被削弱且存在应力集中，促使砼收缩裂缝的开展，所以大体积砼施工中既要防止表面裂缝的产生，又要防止收缩裂缝的出现。
因此，控制砼结构浇筑实体因水泥水化热引起的温升、砼浇筑块体里外温差及降温速度，防止砼实体出现有害的温度裂缝（包括砼收缩）是施工技术的关键问题。4 在长期的实践中，人们发现一些规律：
① 砼强度等级越高，越易出现裂缝。② 泵送砼比半干性砼易出现裂缝，因其用水量大，粗骨料粒径较小，水泥用量大。
③ 温差和收缩越大越容易开裂，裂缝越宽、越密； ④ 收缩和温度变化的速度越快，越容易开裂； ⑤ 基底对结构的约束作用越大，越容易开裂：
⑥ 温度梯度越大、承受均匀温差收缩的厚度越小，越容易开裂；
⑦ 在一般情况下，结构的几何尺寸越大，越容易开裂，但这也不是绝对的。二 在工程施工中控制温度、收缩裂缝的措施
实践证明，一方面，如果将砼内部与其表面的温差、温降速度控制在一定范围内，砼就不至于产生表面裂缝（我国规范确定的这个温差限值为25℃、温降速度为1.5℃/d）；另 一方面，减小每次施工面积（设置后浇带），减小基底对结构的约束作用（设置可滑移垫层），加大加密配筋，均可增强砼结构对砼收缩的抵抗作用。前一方面是施工技术人员应解决的问题，后一方面主要由设计师根据实际情况决定。在工程施工中，温度、收缩裂缝控制的主要任务
降低砼内部最高温升，减少总降温差；提高砼表面温度，降低砼内外温差，减小温度梯度；延缓砼的降温速率，充分发挥砼的徐变特性；减少用水量，控制原材料质量。具体措施
2.1 选用中低热的水泥品种，从根本上减小水化热。选择中低热品种水泥（普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥），优先选用矿渣硅酸盐水泥。水泥越细，标号越高，其活性与强度随之增高，带来的副作用是砼自身收缩越大。能用低标号的水泥，尽量不用高标号水泥。
2.2 减少单位体积砼的水泥用量，也是减小水化热和砼收缩的根本途径。一般地，水泥量每增加10kg，水化热将升高1℃。可以通过以下措施减小单方砼水泥用量：
① 可以不采用泵送砼时，尽量不采用泵送。
② 在工期许可的情况下，经设计人员同意，充分利用砼后期强度，用R60或R90代R28作为设计强度。
③ 掺入一定比例的掺合料。砼中掺入磨细粉煤灰、矿渣粉、沸石粉、硅粉等掺合料，可以改善砼的工作性，提高可泵性，降低水化热，增加密实度，提高砼强度和耐久性，减少砼收缩。
④ 掺入高效减水剂，减少用水量，从而减少单方砼水泥用量。砼掺入减水剂，可以减少用水量，在保证水灰比不变的情况下，可以减少水泥用量，降低砼收缩。同时可减少砼中的自由水蒸发引起的收缩。
⑤ 控制粗细骨料质量。粗骨料粒径增大，可以减少用水量和水泥用量，从而可以减少砼的自身收缩。粗骨料必须是连续级配，针片状含量不超标，不仅能提高砼的可泵性，还可以减少砂率及细粉料含量，达到减少砼自身收缩的目的。但粗骨料最大粒径应满足结构钢筋净间距和砼泵送管径要求。细骨料级配合理，采用中砂比用细砂可降低用水量，从而降低砼的收缩值。粗细骨料含泥量必须控制在标准以内，含泥量增大，不仅增加砼收缩，还会降低砼抗拉强度，对砼抗裂十分有害。
2.3 降低砼的浇筑温度，减少总降温差。
① 降低进入搅拌机的温度。夏季在水箱内加冰块降低水温；粗骨料遮阳防晒，并洒冷水降温；细骨料遮阳防晒；散装水泥提前储备，避免新出厂水泥温度过高。
② 夏季，砼运输车加隔热套或对罐体喷淋冷水降温，砼泵送管道遮阳防晒。③ 砼浇灌作业面遮阳，减少砼冷量损失。
2.4 掺加缓凝剂，降低水化热峰值。掺加缓凝剂，能延缓水泥水化热的释放，延迟水化热的峰期，削减水化热的峰值。
2.5 掺UEA 膨胀剂。掺入UEA膨胀剂，在最初14d潮湿养护中，使砼体积微膨胀，补 偿砼早期失水收缩产生的收缩裂缝。
2.6 砼内部埋冷却水管进行强制降温。砼内部埋冷却水管进行强制降温，这也是有效的措施。一般地，这种方案较少采用，只有在砼厚度较大（≥2.5m），内部水化热温升偏高、内表温差和降温速率不易控制的情况下，才有必要采用。
2.7 采用二次振捣、二次抹压技术。砼入模振捣，在振捣时间界限以前，进行二次振 捣，以排除砼因泌水在粗骨料、水平钢筋下部产生的水分和空隙，提高砼与钢筋的握裹力。表面刮平抹压1～2h后，即在砼初凝前在砼表面进行二次抹压，消除砼干缩、沉缩和塑性收缩产生的表面裂缝，增加砼内部的密实度。但是，二次抹压时间必须掌握恰当，过早抹压没有效果；过晚抹压砼已进入初凝状态，失去塑性，消除不了砼表面已出现的裂缝。
2.8 加强养护。针对所施工的工程，按照施工季节、环境条件、施工方法，先进行热工计算。施工中及时掌握砼水化热升降规律，不同位置和深度的温度变化情况，随时调整养护措施。
①保湿养护：砼表面经过二次抹压后，立即覆盖塑料布，防止表面水分蒸发，保持砼处于潮湿状态下养护。特别是对于掺入UEA膨胀剂的砼，在最初14d内，必须潮湿养护，方能促使膨胀剂充分发挥膨胀作用。
②保温养护：砼表面蓄热保温，降低内外温差，减小温度梯度，延缓砼的降温速率。根据砼绝热温升计算，确定中心最高温度，按温控技术措施，确定养护材料及覆盖厚度和养护时间。保温养护的目的：减少砼表面热扩散，减小内外温差；延缓散热时间，控制降温速率，有利于砼强度增长和应力松弛，避免产生贯穿裂缝。养护一般不少于15d。
③在常温季节，砼终凝后也可采用蓄水养护的办法，替代前两种保湿保温养护办法。根据砼内外温差数据，及时调整蓄水高度，也能收到预期效果。浇水的水温与砼表面温度之差不超过15℃。
三 控制措施在工程施工中的运用
在实际工程施工中，由于各种客观条件的限制，往往不能按上述的措施面面都能做到，也并不要求面面都做到。采取哪些措施，这要根据实际情况决定取舍。
3.1 工程实例一 3.1.1 工程概况
##热轧板带工程轧机设备基础，其先施工的中心区基础底板，长为28m，宽为1 7.5m，厚1.9m、2.2m，砼量1100m，为大体积砼。砼强度等级为C30（P8）。由于本工程工期短，为抢工期，砼采用泵送浇灌。该时段，平均气温为15℃。为降低砼水化热及其峰值，一方面采用32.5级矿渣硅酸盐水泥，降低水化热；另一方面掺II级粉煤灰，减少水泥用量；再一方面掺缓凝型减水剂，既可减少水泥用量又可降低水化热峰值。由于条件的限制，本地只有细山砂。为改善细骨料的级配，按1：0.82内掺石粉。砼配合比为——水泥：（山砂+石粉）：石子：粉煤灰（II级）：减水剂（缓凝型）：水=437：（356+292）：1094：46：1.09：190。
3.2 工程实例二 3.2.1 工程概况
**热轧板厂新增卷取机和钢卷运输链系统设备基础，也属大体积砼基础。为防止收缩限制产生拉裂纹，先按小于30m的间距划分了后浇带。其中最大的一块是卷取机基础（-8.5m～-10.15m）底板，其长为25.5m，宽为18.5m，砼量约为1400m，砼强度等级为C25（P6）。砼在8月份浇灌，本地8月气温在25~30℃（计算取27℃）。水泥为32.5级散装普通硅酸盐水泥，细骨料为中粗山砂，粗骨料为级配矿渣。经测定水泥（罐装）、砂（棚内堆放）、矿渣（棚内堆放）、水的温度分别为：34℃、25℃、24.5℃、23℃，砂、矿渣的含水率分别为：1.5％、1％（拌前湿水为4％），混凝土拌制好后采用砼运输罐车运至浇筑部位，从搅拌至浇灌成型约需一小时。如果采用泵送混凝土，其配合比为——水泥：砂：矿渣：II级粉煤灰：水：减水剂=400：687：1120：48：175：3.2。四 结束语
大体积承台温度裂缝控制施工 第3篇
由于水泥具有水化热的性质, 混凝土在浇筑后的降温期阶段, 容易产生温度裂缝。本文介绍的大体积混凝土承台施工过程中所采取的温度控制措施, 通过实测数据、新型工艺的使用, 拆模后得到了较理想的效果, 采取的一系列措施均有效, 控制住了大体积混凝土的温度裂缝的产生。
1 工程概况
东营黄大铁路黄河特大桥主桥设计为:一联120+4×180+120m连续钢桁梁桥。全线均为钻孔灌注桩基础, 桩基承台, 墩身采用圆端型实体桥墩, 上部结构为下承式钢桁梁。主桥119 号墩承台位于黄河岸滩上, 其下布设了20 根直径1.8m, 长度为75m的钻孔灌注桩。结构尺寸为22m (横桥向) ×17.25m (顺桥向) ×3.6m (厚度) , 混凝土等级为C35。
根据设计要求, 整个承台一次性浇筑, 混凝土浇筑量为1366m3。
利津在大地构造单元上属华北台地内的辽冀向斜中的济阳坳陷, 南以齐河~广饶大断裂为界, 北有临邑~东营断裂、陵县~庆云~渤海农场等断裂, 断裂主要构造先为北东至北北东, 从滨州至黄河入海段, 其次一级构造单元可分为:滨县凸起, 东营凹陷, 陈家庄凸起。
桥址范围内地形平缓开阔, 根据钻探揭示地表以下80m范围内, 地层以粉质黏土、粉土为主, 没有良好的天然基础持力层, 基础类型采用钻孔灌注桩比较适宜, 桩尖持力层宜在第四层上更新统海陆交互沉积 (Q3mc) 或第五层中更新统海陆交互沉积 (Q2mc) 的粉质粘土、粉土、粉细砂层中。
2 大体积混凝土承台温度裂缝理论分析及温控标准
2.1 温度裂缝理论分析
水泥在使用过程中会发生水化反应, 产生水化热, 混凝土在浇筑后先升温, 再降温, 最后温度会维持在一个相对稳定的状态。水泥升温时发生水化反应, 所产生的水化热聚集在混凝土内部不易挥发, 形成温度差。混凝土在内外温差的作用下, 内部会产生压应力, 外部产生拉应力。如果外部拉应力大于相应龄期的容许拉应力, 就会使混凝土表面开裂。混凝土降温时, 新浇筑的混凝土受到封底混凝土、内部钢筋以及桩头约束而无法自由伸缩, 此时的弹性模量相对较低。当降温幅度超过混凝土的承受力时, 混凝土内部就会出现温度拉应力, 如果这个拉应力大于相应龄期的容许拉应力, 混凝土表面就会形成温度裂缝, 只有严格控制降温梯度, 才能防止温度裂缝形成。通过模型分析, 经过130H的养护, 达到最大绝热温升47℃, 最大应力为1.4MPa, 满足混凝土抗拉强度设计值。分析如图1 所示。
2.2 温度控制标准
119 号墩承台混凝土入模时测得的温度是25℃, 综合考虑混凝土入模温度、水泥水化热在混凝土内部的聚集程度、现场通水散热情况及养护条件, 结合相关规范要求, 特制定了以下的混凝土温度控制标准: (1) 混凝土的入模温度不宜超过28℃; (2) 养护期间混凝土内部最高温度不得超过65℃; (3) 养护时混凝土内表温差不得超过25℃, 表面温度与环境温度相差不得超过20℃; (4) 单根散热管进水口和出水口温差不得超过6℃; (5) 拆模时混凝土内表温差不得超过20℃; (6) 混凝土的最大降温速率不得超过2℃/d。
3 大体积混凝土承台温度控制措施
本桥位处水质具有较强腐蚀性, 控制混凝土裂缝对结构的耐久性至关重要。本桥实体墩原设计中, 只在表面设置一层小直径护面钢筋, 且钢筋保护层厚度大 (净保护层7cm) 。根据以往工程实例, 此类型实体墩身中容易出现裂缝及表面龟裂。
通过解析大体积混凝土裂缝成因, 为了严格控制混凝土温度, 避免混凝土浇筑成形及养护时期产生温度裂缝, 本工程主要从水泥水化反应阶段、混凝土入模、拆模及养护阶段进行严格的温度控制, 全力确保承台内外温差不超过25℃, 通过温度控制确保混凝土成形良好。
3.1 混凝土的配合比设计
为了保证混凝土具有良好的泵送、防腐及抗冻性能, 同时避免水泥水化热大量聚集, 在配比时用等比例的粉煤灰取代了同比例的水泥, 同时按配比添加了高效缓凝减水剂, 减少掺水量, 控制水灰比, 以确保混凝土具有良好的和易性, 使混凝土温度峰值出现的时间延后, 从而提高相应龄期的容许拉应力。
精选原材料:水泥选用P·O42.5 普通硅酸盐水泥, 粉煤灰选用一级粉煤灰。
经过试配实验, 最终确定表1 和表2 所示的混凝土配比及性能指标。
墩身混凝土标号为C45, 为了降低大体积墩身的水化热, 不断优化配合比。在保证混凝土强度的条件下, 降低水灰比、用等比例的粉煤灰替代相应比例的水泥、添加高效缓凝减水剂、提高混凝土和易性, 并在施工中严格控制原材料的进场质量。实际采用的配合比见表3。
3.2 合理的布置散热管以及测温系统
3.2.1 散热管的布置
冷却管在一个承台内安装两层, 进出口设置在承台中部, 第一层冷却管与第二层冷却管交错布置, 冷却管直径采用准60mm的钢管, 钢管壁厚为1.5mm。冷却管水平间距1m, 竖向间距1.2m, 距离承台边分别为75cm及50cm。进出口位置伸出承台50cm, 用作外接水管。冷却管的安装要求在同一水平面上, 且安装稳固, 在混凝土浇筑过程中不会错位移动, 以保证冷却管浇注过程中不破坏。冷却管安装完成后, 需要进行通水试验, 冷却管通水试验时不得有漏水, 若有漏水必须进行补焊至通水试验不漏水为止。通水散热完成后, 对散热管进行压浆处理。
3.2.2 通水散热的布置
在119# 小里程基坑附近放置一个3m3水箱, 利用潜水泵完成水循环, 两层降温管分别用一个水泵循环。用塑料管连接进水口和出水口, 在散热管出水口安装控制流量的阀门。在混凝土浇注到散热管标高时通水12 天以上, 单根散热管的流量至少达到1.5m3/h, 以确保散热良好。
3.3 钢筋绑扎施工
绑扎钢筋要严格按照图纸进行钢筋绑扎。钢筋应使用合格材料, 使用前按规定进行抽检。钢筋应平直、无局部弯折, 表面应洁净、无油渍、漆皮、鳞锈等污垢。钢筋加工、焊接、安装严格按设计及规范要求进行。
底部三层主筋为 Φ25, N1 长度2220m (包含两头17cm弯钩) , 每层115 根;N2 长度1745cm (包含两头17cm弯钩) , 每层147 根。主筋间距为15cm一道, 两层钢筋间竖向间距20cm。
顶层钢筋一层 Φ16, N3 长度1732.8m (包含两头10.9cm弯钩) , 共115 根;N4 长度2207.8cm (包含两头10.9cm弯钩) , 147 根, 主筋间距为15cm一道。
四周钢筋为 Φ12, 竖筋N6 长度362.4cm (包含两头8.2cm弯钩) 间距15cm一道, 共516 根;圈筋N5 长度2202.4m (包含两头8.2cm弯钩) , 共36 根, 间距17cm一道, N7 长度1727.4cm (包含两头8.2cm弯钩) , 共36 根。
加台顶层钢筋 Φ20, N1 长度1511cm, 间距12cm, 共计132 根, N2 长度2211cm, 间距12cm, 共计74 根;四周圈筋 Φ12, N3 长度1602.4cm, 间距12cm, 共计36 根, N4长度902.4cm, 间距12cm, 共计36 根。
钢筋绑扎顺序:底部第一层钢筋绑扎加固、底部第二层钢筋绑扎加固、底部第三层钢筋绑扎加固、四周钢筋绑扎加固、顶层钢筋绑扎加固、加台钢筋绑扎及墩身预埋筋绑扎加固。首先用墨线承台进行测量放样, 确定承台轮廓线, 在轮廓线上标出纵横钢筋的安装位置, 一次绑扎到位。绑扎好第一层钢筋网后, 将砼垫块按梅花形垫在钢筋网底部 (每平方至少垫4 块) 。接着绑扎第二层钢筋网片, 绑扎好后, 也是按梅花形在一、二层网片之间焊一长准16 的支撑钢筋 (每100cm焊一个) , 支撑钢筋焊接成马蹬形式, 在中间位置横向焊接一根钢筋, 连接马蹬两根钢筋, 使之撑起一、二层钢筋网片, 在绑扎上层钢筋时人员在其上面行走钢筋不变形即可。侧面每隔1m于主筋外侧梅花形安装混凝土垫块, 以保证浇注混凝土时钢筋保护层厚度。要保证每层钢筋网片绑扎的顺直度、间距、保护层及同一截面焊接接头等项目确保合格。
3.4 模板施工
采用定型钢模板施作承台, 通过“内拉外撑”加固模板。在钢筋网上布置拉筋 (每1m布置一道) , 拉筋引出模板外用螺栓加固。外部顶撑在模板1.5m高度内布置两道, 梅花形设置间距, 每0.8m布置一道。此外, 模板四周用钢管连接加固, 再用20cm×15cm方木支顶于基坑壁, 以免在浇筑时模板变形。
模板采用平面模板1000*1000 (108 块) 、平面模板1000*600 (74 块) 、平面模板1000*1500 (76 块) 、平面模板500*3000 (8 块) 、平面模板500*600 (8 块) 、平面模板250*3600 (2 块) 。
清理模板表面后刷上脱模剂, 用橡胶条填补模板缝, 防止漏浆。钢筋绑扎以及模板安装完毕, 经过专业监理工程师验收合格后方可进行下一步承台混凝土浇注施工。
3.5 混凝土施工
根据《铁路混凝土施工验收补充标准》浇筑混凝土, 在浇筑过程中应密切关注以下几个细节:
3.5.1 合理安排浇筑时间
设立气象监测站, 实时监测和预报气象变化, 不在雨天或大风天施工。施作承台时, 宜在一天中温度最低的时段开工, 以降低混凝土入模温度。
3.5.2 降低混凝土入模温度
混凝土入模时, 应该严格控制混凝土的温度。工地中堆放砂石料场地应设置遮阳棚, 用井水拌料, 并且在混凝土入模时对泵送管道洒水降温, 以降低混凝土入模温度。
3.5.3 合理安排浇筑顺序, 以确保砼成形密实且均匀
先浇注承台墩身预埋钢筋处, 以该处为基准逐步向两侧分层浇筑, 每层浇筑厚为30cm。浇注的同时, 用6 条插入式振动棒11s~16s的频率同步振捣。振动棒不得贴近侧模, 距离太近会扰动模板, 因此振捣棒与侧模的间距至少10cm。另外, 由于泵送砼因水胶较大, 浇筑时可能产生泌水, 为了不影响浇筑进度和浇筑质量, 应尽快将其清理干净。建议在模板两侧分别开一小孔, 出现沁水现象时及时打开小孔排除浮浆, 排干净后及时堵塞, 以免其干扰浇筑作业。
3.5.4 严格控制混凝土浇筑的结束时间
由于承台面积较大, 需要一定的时间进行表面收光。如果在气温较高的正午时段结束浇筑, 会导致混凝土表面的水分快速散失, 严重时会导致表面开裂。因此, 宜在16:00 以后完成混凝土的浇筑工作。
3.6 混凝土的养护措施
养护的重点在于混凝土的保温和保湿。保温的措施是在混凝土浇筑成形后用毛毡或土工布覆盖保温, 以防混凝土因表面温度快速下降形成温差裂缝。保湿的措施是对混凝土表面适量洒水, 以防表面水分快速散失形成收缩裂缝。
3.7 严格控制拆模时间
拆模过早或过晚都不利于混凝土成形。拆模时, 首先测量外界气温和混凝土的内部温度, 根据内外温差确定何时拆模。所以说, 天气变化对于拆模影响是巨大的。一般情况下, 内外温差超过20℃时不宜拆模, 大风天气也严禁拆模。将模板拆除后, 应尽快回填土进行养护 (通常是一天内完成) , 以防基础混凝土表面长时间暴露形成温缩裂缝。
4 温控结果分析
4.1 温度场分析
为了监控承台内部温度, 需要在承台的1/4 的范围内布设测温点, 测温点采用测温绳预埋在承台内部, 与钢筋绑扎固定, 横桥向间距3.5m布置, 顺桥向间距2.5m布置, 对角线间距4m布置, 竖向长度按照1m、2m、3m间隔布置, 共布置9 组27 条测温线。然后利用仪器测温, 并且在养护期间进行不间断的测量混凝土的内部温度, 以便控制通水的水流量。
采集数据主要包括不同施工时段的入模温度、每条测温线处混凝土不同龄期的温度、毛毡内的温度、外界气温、散热管进出水处的温度。
图2 反映了同一竖直面上不同高度温度场的分布特点, 图3 反映了布置在承台对角线上竖直距离均为1.8m的温度-时间曲线。
4.2 保温效果分析
根据毛毡内外温度的测量结果 (如表4 所示) 得知, 混凝土表面覆盖毛毡后, 表面温度在8℃左右, 毛毡起到了很好的保温作用。
4.3 冷却水管的降温效果
为了达到控制内外温差的目的, 冷却水管中使用的水是温水, 按照一定的时间频率测量进出水口的温度, 测得了散热管的降温数据 (详见表5) , 发现散热管起到了很好的降温作用。
5 结语
根据测量收集的数据整体解析混凝土的温度变化情况:混凝土入模18h内温度快速上升到10.6℃左右, 48h后达到峰值63.2℃, 随后温度以1.8℃/d逐步下降, 10d后温度相对稳定。从开始浇筑到拆模, 共通水散热13d, 拆模时外界气温24℃, 承台混凝土表面温度31.08℃, 中心处最高温度为40℃, 内外温差未超过20℃, 符合要求。
东营黄大铁路黄河特大桥119号墩大体积承台混凝土浇筑历时11h, 浇筑混凝土1366m3。通水散热14d后拆模观察, 表面平整光洁, 未出现开裂现象, 施工措施卓有成效。
(1) 完善的方案, 充足的原材料, 合理的人员配置和机械配置是完成混凝土浇筑的基本条件。
(2) 大体积混凝土的施工必须从原材料、混凝土的配合比开始控制。
(3) 合理的布置降温系统, 严格的施工控制和完善的养护措施是大体积混凝土工程施工成功的关键。
摘要：大体积混凝土往往出现裂纹, 本文主要介绍黄大铁路黄河特大桥119#墩大体积混凝土承台施工过程中所采取的温度控制措施, 并通过实测数据、新型工艺的使用, 拆模后得到了较理想的效果, 采取的一系列措施均有效, 控制住了大体积混凝土的温度裂缝的产生。
关键词：大体积,混凝土,温度裂缝控制
参考文献
[1]张明爽编.混凝土工程施工技术[M].山西科学技术出版社.
[2]GB50666-2011, 混凝土结构工程施工规范[S].
[3]王进编.铁路工程施工[M].中国铁道出版社.
大体积混凝土温度裂缝防治措施 第4篇
项目管理科 杜建豹 摘 要：大体积混凝土施工时产生的温度裂缝 ,破坏了结构的整体性、耐久性、防水性 ,影响结构安全和正常使用 ,危害严重。分析了裂缝产生原因 ,提出了在施工中应该采取的各种控制措施...关键词： 温度 裂缝 养护 引言
随着经济和施工技术的迅速发展 ,现代建筑中涉及到大体积混凝土施工也越来越多 ,如高层建筑基础、大型设备基础、水利大坝等。它们的主要特点就是体积大 ,水泥水化热释放比较集中 ,内部温度升高比较快。当大体积混凝土内外温差较大时 ,会使混凝土产生温度裂缝。众多工程实践证明 ,大体积混凝土施工难度比较大 ,混凝土产生温度裂缝的机率较多 ,稍有差错 ,轻者会影响建筑物的抗渗性能和外观质量 ,重者还会严重影响建筑结构的安全 ,甚至造成坍塌事故 ,从而造成无法估量的损失。因此我们必须从根本上分析大体积混凝土温度裂缝的产生原因 ,采取各种措施减少和控制温度裂缝的出现 ,来保证施工的质量。
1、温度裂缝产生的原因
大体积混凝土结构的整体性要求高 ,施工时如无特殊情况 ,一般要求一次性整体浇筑。浇筑后 ,水泥因水化反应引起水化热 ,由于混凝土体积大 ,内部与表面散热速率不一样 ,聚集在内部的水泥水化热不容易散发 ,混凝土内部温度将显著升高 ,而混凝土 表面则散热较快 ,与混凝土内部产生较大的温度差 , 使混凝土内部产生压应力 ,表面产生拉应力。同时在浇筑初期混凝土的弹性模量和强度很低 ,对水化热急剧温升引起的变形约束不大 ,温度应力比较小。随着混凝土龄期的增长 ,其弹性模量和强度相应提 高 ,对混凝土降温收缩变形的约束越来越强 ,即产生很大的温度应力 ,当混凝土的抗拉强度不能抵抗温度应力时 ,即产生温度裂缝。大体积混凝土产生温度裂缝的影响因素主要有:
1.1 水泥水化热的影响
水泥在水化反应过程中产生大量的热量 ,这是大体积混凝土内部温度升高的主要热量来源。由于大体积混凝土截面的厚度大 ,水化热聚集在结构内
部不易散发 ,会引起混凝土内部急剧升温 ,造成较大的内外温差 ,从而产生温度裂缝。
1.2 内外约束条件的影响
大体积混凝土一般与地基整体浇筑在一起 ,当 温度变化时会受到地基的限制 ,因而产生外部的约 束应力。当混凝土早期温度上升时 ,产生的膨胀变 形会受到约束面的约束而产生压应力 ,而此时混凝 土的弹性模量很小 ,徐变和应力松弛却较大 ,与基层连接也不太牢固 ,因而压应力较小 ,但是当温度下降时 ,则产生很大的拉应力。若产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度 ,就会出现垂直裂缝。工程实践证明 ,当混凝土的内外温差小于 25℃时 , 产生温度裂缝的几率就小的多。由此可见 ,降低大体积混凝土的内外温差和改善约束条件 ,是防止大体积混凝土产生裂缝的重要措施。
1.3 外界气温变化的影响
大体积混凝土结构在施工期间 ,外界气温的变化对防止大体积混凝土开裂有着重要影响。混凝土浇筑温度与外界气温有着直接关系 ,浇筑温度又影响着混凝土的内部温度。大体积混凝土结构不易散热 ,其内部温度有的工程竟高达 90 ℃以上 ,而且持续时间较长。如外界气温下降 ,特别是气温骤降 ,会加大混凝土的温度梯度 , 温差愈大 , 温度应力也愈大。此时混凝土内部产生压应力 ,表面产生拉应力 , 当这个拉应力超过混凝土的抗拉强度时 ,大体积混凝土的表面就会出现裂缝。
2、控制大体积混凝土产生温度裂缝的措施
大体积混凝土的施工技术要求比较高 ,特别在 施工中要防止混凝土因水泥水化热而引起的温度差。在施工时 ,必须从原材料选择、施工技术、养护、温度检测等有关环节做好充分的准备工作 ,才能防止大体积混凝土温度裂缝的产生。
2.1 原材料的选择
⑴ 选用发热量低初凝时间较长的水泥 如矿渣水泥。尽量降低混凝土中的水泥用量 ,减少水泥 水化反应产生的热量 ,降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。为保证减少水泥用量后混凝土的强度和坍落度不受损失 ,可适度增加活性细掺料替代水泥。例如掺加适量的粉煤灰 减少水泥 用量，达到降低水化热的目的 , 但掺量不能大于30 %。
⑵ 粗细骨料级配良好。通过试验选择合理的 石砂级配。在满足混凝土强度的基础上，骨料尽量选用较大的粒径 5-40mm，要具有较好的级配。同时必须严格控制砂石料的含泥量 ,石子的含泥量 控制在 1 %以下，砂的含量在 2 %以下，这样既提高了混凝土抗压强度 ,又可以减少用水量和水泥的用 量。
⑶ 加适量的缓凝剂(如木质素磺酸钙)。掺加 缓凝剂不但可以延缓水化热的释放速度、推迟温峰的出现并延长混凝土的凝结时间，还可以改善混凝土和易性，减少水和水泥用量 ,从而降低水化热。
⑷ 拌制大体积混凝土的原材料均需进行检验合格后方可使用。
2.2施工技术措施
⑴
在炎热夏季进行施工时 ,要采取下列措施对材料进行降温 : ① 提前1周以上的时间将水泥入库降温 ,并保证水泥仓库有良好的通风；
②砂石堆进行覆盖 ,避免阳光直射 ,必要时向 骨料喷冷水；
③ 防止搅拌机在阳光照射下温升过高 ,可采用搭凉棚的方法为搅拌机遮荫；
④混凝土宜现场采用冷水拌制。
⑵ 浇筑混凝土前应将基槽内的杂物清理干净，而且混凝土的浇筑应连续进行，间歇时间不得超过3～5h，浇筑时必须严格控制混凝土的入模温度，混凝土最高浇筑温度不得超28℃，在浇筑混凝土时投入适量的毛石 ,以吸收热量并节约混凝土;在浇筑的混凝土内部预先埋置冷却管 ,用循环水来降低混 凝土内部温度峰值延缓升温速度;浇筑时若外界气 温过高 ,可采用在输送管上加盖草袋并喷冷水的方法。
⑶ 在施工现场要对商品混凝土逐车进行检查，测定混凝土的坍落度和温度，检查混凝土量是否相 符，严禁混凝土搅拌车在施工现场临时加水。混凝土搅拌车到场等待时可采取向搅拌罐上喷冷水的措施来控制混凝土的浇筑温度。
⑷ 严格控制混凝土的浇筑速度。一次浇注的混凝土不可过高、过厚，以保证混凝土温度均匀上升。对于断面相差很大的结构和剪力墙的孔、洞、口 处 ,应先浇灌较深的部位 ,待静止 1～2h 混凝土沉降后 ,再与断面或孔洞上部的混凝土一起浇筑。墙板混凝土宜采用非泵送混凝土 ,利用塔吊和人力推车连续进行 ,以避免施工冷缝的出现。
⑸ 可以适当在混凝土中掺加合成纤维。混凝土中掺入合成纤维后 ,可使数以千万计的纤维三维均匀的分布在混凝土内部，混凝土塑性阶段干缩及冷缩所产生的表面一旦延伸到合成纤维即可停止发展。
⑹ 合理安排施工工序，遵循“同时浇捣、分层推进、一次到位、循序渐进”的成熟工艺，薄层浇捣，均匀上升，以利于散热。大体积混凝土浇筑时应尽量扩大浇筑工作面 , 分层浇捣 ,逐步推进。要严格控制振捣的时间及插 入深度 ,防止振捣过程中出现漏振。
根据结构特点 ,大体积混凝土的浇注方法可分为：全面分层、分段分层、斜面分层的浇注方案。如图1所示。
①图1a全面分层:在第一层混凝土全部浇筑完毕后 ,再回头浇筑第二层。此
时应使第一层混凝土还未初凝 ,如此逐层连续浇筑,直至完工为止。适用于结构的平面尺寸不太大的情况 ,施工时从短边开始,沿长边推进比较合适。必要时可分成两段 ,从 中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。
②图 1b 斜面分层:要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始 ,逐渐上移。混凝土的振捣 也要适应斜面分层浇筑工艺 ,一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处 ,保证上部混凝土的捣实 ,下面一道振动器 布置在近坡脚处 ,确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前推进 ,震动器也相应跟上。
③图1 c 分段分层 : 混凝土浇筑时,先从底层开始,浇筑至一定距离后浇筑第二层 ,如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多,所以浇筑到顶后第一层末端的混凝土还未初凝,又可以从第二段依 次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少,结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。
⑺振捣时振动棒应尽量垂直插入 ,快插慢拔 , 插点交错 ,均匀布置。在振捣上一层混凝土时 ,应深 入下一层约 50～100mm, 以消除层间的接缝。振捣时间以表面基本水平并出现水泥浆,混凝土不再冒气泡、不再明显坍落为度。必要时在混凝土凝结前的适当时间内进行二次振捣 ,以增加混凝土的密实 度 ,减少混凝土内部的微裂缝 ,提高混凝土的强度和抗渗性能。
⑻冬季大体积混凝土浇筑时 ,为防止表面散热过快 ,造成过大的内外温差,应在外部覆盖保温材料或者进行短时间加热 ,拆模后迅速回填土方以利保温。2.3 大体积混凝土的养护措施
养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工 作。养护时要保持适宜的温度和湿度 ,以便控制混 凝土内外温差 ,促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土温度裂缝的产生和发展。根据工程的具体情 况，应尽可能多养护一段时间 ,拆模后应立即回填土或覆盖保护。同时要预防冬期骤冷寒潮气候影响 ,以控 制内外温差 ,防止混凝土早期和中期裂缝。大体积混凝土的养护 ,不仅要满足强度增长的需要 ,还应通过人工的温度控制，防止因温度梯度引起混凝土的 开裂。
大体积混凝土养护阶段防止温度裂缝的措施主要有 :
⑴ 浇筑后2h采用塑料膜对表面覆盖,可有效增加混凝土的表面温度 ,减小总温差。若在冬季施工需在塑料膜上面加上草垫保温等。
⑵ 混凝土浇筑后 ,应在终凝后两小时开始带水养护 , 养护期14天以上。夏季浇筑大体积混凝土 时 ,可采用积水养护的方法。在混凝土表面上用砖砌成浅水池 ,然后放入 300mm 深的水，起保护和养护双重作用。
⑶ 冬季施工时 ,在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等),在 缓慢的散热过程中 ,使混凝土获得必要的强度 ,以控制混凝土的内外温差小于 25 ℃。
2.4 大体积混凝土施工中的温度检测措施
要对大体积混凝土进行有效的温度控制 ,就必须进行科学检测。设置测温点 , 以便了解内外温差的数据 ,及时采取相应措施 ,以保证控制的准确性。
大体积混凝土温度的检测要在混凝土浇灌完毕后 2 天开始 ,检测时间为1个月 ,在前面7天 ,每隔2 小时测温一次 ,以后每隔8小时测温一次。在浇筑混 凝土时 ,采用预埋温度传感片和测温仪 ,一般布置上中下三个混凝土内部测温点和一个混凝土表面控制的测温点，从浇筑开始测温，浇筑完后根据温控指标及时调整保温、保湿等养护条件。混凝土养护阶段的温度检测应注意以下几点 ：
⑴ 混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土 表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20 ℃，当结构混凝土具有足够的抗裂能力时 ,不大于25 ℃～30 ℃。
⑵
混凝土拆模时 ,混凝土的温差不超过 20 ℃。
⑶ 配备专职测温人员，按两班考虑。对测温人员要进行培训和技术交底。测温人员要认真负责 , 按时按孔测温 ,不得遗漏或弄虚作假 ,发现问题应及时向项目技术负责人汇报。测温记录要填写清楚、整洁 ,换班时要进行交底。
⑷
测温工作应连续进行，经技术部门同意后方可停止测温。
⑸ 测温时若发现混凝土内部最高温度与表面温度之差达到 25 度或温度异常，应及时通知技术部门和项目技术负责人 ,以便及时采取措施。
3、结束语
大体积混凝土结构的材料选择、施工技术与养护措施直接关系到结构的使用性能 ,若不能很好的了解大体积混凝土结构温度裂缝产生的原因以及采取的 相应施工措施 ,实际生产当中就很难保证大体积混凝土的施工质量。虽然大体积混凝土很容易产生温度裂缝 ,但是大量的科学研究以及成功的工程实例都表明：只要我们在材料选择、施工工艺、以及 后期的养护过程中能够充分考虑各种因素的影响，还是完全可以避免危害结构安全的温度裂缝的产生。
浅析混凝土的施工温度与裂缝 第5篇
混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天，混凝土的裂缝较为普遍，在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有出现。究其原因，我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。
在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝，因此本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一探讨。
1.裂缝的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104，长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
2.温度应力的分析
根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：
（1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。
（2）中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。
（3）晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。
3.温度的控制和防止裂缝的措施
为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
控制温度的措施如下：
（1）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。
（2）拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。
（3）热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热。
（4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温。
（5）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。
（6）施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。
4.混凝土的早期养护
实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。
从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：
（1）防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。
（2）防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。
（3）防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。
5.结论
混凝土的施工温度与裂缝 第6篇
在大体积混凝土中, 温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因。首先, 在施工中混凝土常常出现温度裂缝, 影响到结构的整体性和耐久性。其次, 在运转过程中, 温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。
1 裂缝的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因, 主要是温度和湿度的变化, 混凝土的脆性和不均匀性, 以及结构不合理, 原材料不合格 (如碱骨料反应) , 模板变形, 基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热, 内部温度不断上升, 在表面引起拉应力。后期在降温过程中, 由于受到基础或老混凝土的约束, 又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时, 即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢, 但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿, 表面干缩形变受到内部混凝土的约束, 也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料, 抗拉强度是抗压强度的1/10左右, 短期加荷时的极限拉伸变形只有 (0.6～1.0) 104, 长期加荷时的极限拉伸变形也只有 (1.2～2.0) 104。由于原材料不均匀, 水灰比较不稳定, 及运输和浇筑过程中的离析现象, 在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的, 存在着许多抗拉能力很低, 易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中, 拉应力主要是由钢筋承担, 混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构内出现了拉应力, 则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度, 往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力, 因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
2 温度应力的分析
根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段:
⑴早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束, 一般约30天。这个阶段的两个特征, 一是水泥放出大量的水化热, 二是混凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化, 这一时期在混凝土内形成残余应力。
⑵中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止, 这个时期中, 温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起, 这些应力与早期形成的残余应力相叠加, 在此期间混凝上的弹性模量变化不大。
⑶晚期:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起, 这些应力与前两种的残余应力相迭加。
根据温度应力引起的原因可分为两类:
⑴自生应力:边界上没有任何约束或完全静止的结构, 如果内部温度是非线性分布的, 由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如, 桥梁墩身, 结构尺寸相对较大, 混凝土冷却时表面温度低, 内部温度高, 在表面出现拉应力, 在中间出现压应力。
⑵约束应力:结构的全部或部分边界受到外界的约束, 不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。
这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。
要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下, 需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰, 计算温度应力时, 必须考虑徐变的影响, 具体计算这里就不再细述。
3 温度的控制和防止裂缝的措施
为了防止裂缝, 减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
控制温度的措施如下:
⑴采用改善骨料级配, 用干硬性混凝土, 掺混合料, 加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;
⑵拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;
⑶热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度, 利用浇筑层面散热;
⑷在混凝土中埋设水管, 通入冷水降温;
⑸规定合理的拆模时间, 气温骤降时进行表面保温, 以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;
⑹施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构, 在寒冷季节采取保温措施;
改善约束条件的措施是:
⑴合理地分缝分块;
⑵避免基础过大起伏;
⑶合理安排施工工序, 避免过大的高差和侧面长期暴露;
此外, 改善混凝土的性能, 提高抗裂能力, 加强养护, 防止表面干缩, 特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要, 应特别注意避免产生贯穿裂缝, 出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的, 因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
在混凝土的施工中, 为了提高模板的周转率, 往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间, 以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模, 在表面引起很大的拉应力, 出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期, 由于水化热的散发, 表面引起相当大的拉应力, 此时表面温度亦较气温为高, 此时拆除模板, 表面温度骤降, 必然引起温度梯度, 从而在表面附加一拉应力, 与水化热应力迭加, 再加上混凝土干缩, 表面的拉应力达到很大的数值, 就有导致裂缝的危险, 但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料, 如泡沫海棉等, 对于防止混凝土表面产生过大的拉应力, 具有显著的效果。
加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小, 因为大体积混凝土的含筋率极低。只是对一般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下, 钢的各项性能是稳定的, 而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小, 在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7～15倍, 当内混凝土应力达到抗拉强度而开裂时, 钢筋的应力将不超过100～200kg/cm2。因此, 在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小了。而且如果钢筋的直径细而间距密时, 对提高混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝, 其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅, 但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。
为保证混凝土工程质量, 防止开裂, 提高混凝土的耐久性, 正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如使用减水防裂剂, 笔者在实践中总结出其主要作用为:
⑴混凝土中存在大量毛细孔道, 水蒸发后毛细管中产生毛细管张力, 使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力, 但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在六十年代就已被国际上所确认。
⑵水灰比是影响混凝土收缩的重要因素, 使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。
⑶水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素, 掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量, 其体积用增加骨料用量来补充。
⑷减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度, 减少混凝土泌水, 减少沉缩变形。
⑸提高水泥浆与骨料的粘结力, 提高的混凝土抗裂性能。
⑹混凝土在收缩时受到约束产生拉应力, 当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度, 大幅提高混凝土的抗裂性能。
⑺掺加外加剂可使混凝土密实性好, 可有效地提高混凝土的抗碳化性, 减少碳化收缩。
⑻掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当, 在有效防止水泥迅速水化放热基础上, 避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
⑼掺外加剂混凝土和易性好, 表面易摸平, 形成微膜, 减少水分蒸发, 减少干燥收缩。许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能, 我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究, 比单纯的靠改善外部条件, 可能会更加简捷、经济。
4 混凝土的早期养护
实践证明, 混凝土常见的裂缝, 大多数是不同深度的表面裂缝, 其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。
从温度应力观点出发, 保温应达到下述要求:
⑴防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度, 防止表面裂缝。
⑵防止混凝土超冷, 应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。
⑶防止老混凝土过冷, 以减少新老混凝土间的约束。
混凝土的早期养护, 主要目的在于保持适宜的温湿条件, 以达到两个方面的效果, 一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭, 防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行, 以期达到设计的强度和抗裂能力。
适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。
从理论上分析, 新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失, 从而推迟或防碍水泥的水化, 表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期, 在施工中应切实重视起来。
5 结束语
虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论, 但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一, 同时在实践中的应用效果也是比较好的, 具体施工中要靠我们多观察、多比较, 出现问题后多分析、多总结, 结合多种预防处理措施, 混凝土的裂缝是完全可以避免的。
摘要：对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施进行等进行阐述。
砖混结构顶层墙体温度裂缝的预防 第7篇
关键词：砖混结构,裂缝,预防
砖混结构中墙体裂缝是常见的问题之一，特别是顶层的墙体温度裂缝，主要发生在内外纵墙、门窗洞口上，与内外纵墙相接的横墙端部，内外墙与楼板相接处，错层高低差处，这种裂缝破坏了结构的完整性，降低了房屋的抗震性能，下面通过对墙体温度裂缝产生原因分析，提出一些防止墙体裂缝的措施。
1 裂缝的特点
虽然房屋的外行和结构互不相同，但是温度裂缝具有以下共同之处：
1.1 温度裂缝一般呈对称分布，通常房屋两端第一、二开间墙体裂缝重，有两端重、中间轻，向阳重、背阴轻特点。
1.2 温度裂缝始自房屋的顶层，偶尔才向下发展，裂缝轻一年后大多宣告结束，不再扩展。
1.3 山墙多为水平裂缝，内外纵墙多为“八”字斜裂缝和水平缝，屋面板表现为相邻板缝及板与墙体相接触处饰面表面产生的类似鱼鳞壮的水平缝;内横墙面两端多表现为“八”字裂缝。
1.4 缝宽通长为上宽下窄，与气温成正比，裂缝的严重程度与砌砖季节有关。
2 墙体温度裂缝产生的原因
2.1 产生温度裂缝的主要原因是屋面长时间受阳光辐射，其温度较墙体高出许多，且在相同温度条件下，钢筋混凝土的线膨胀系数大于砖砌体的线膨胀系数，因而屋面温度膨胀远大于墙体，当屋面的保温隔热效果差时，这种温度变形更为严重。
屋面板随温度变化而不断的膨胀位移变形，因受墙体的约束，故而产生水平推力，与上部压力产生的双向应力，当主拉应力大于墙体的抗拉强度时，墙体便开裂，剪力大致为两端大、中部小，由于端部正应力小，其主拉应力接近应力，使横墙及内纵墙端部出现八字裂缝。
屋面板膨胀山墙给檐口圈梁以较大的推力，加上檐口梁内外温度产生的外拱内凹变形，使圈梁底面与砖墙接触处产生水平缝。屋面板的温度变形，使纵墙上应力集中的门窗洞口上角产生水平裂缝。
屋面板由于板面和板底温差作用，产生竖向起伏和水平变形，如果保温效果不好，而导致此种影响更大。产生相邻板缝的开裂，通常是端部严重。
2.2 设计方面的原因
2.2.1 在砖混结构中，考虑强度的抗震措施较多，控制温度应力的措施较少，仅靠留置温度缝是不能完全控制温度裂缝的。
2.2.2 规范对温度应力计算方法未明确规定计算方法，设计者往往也忽略此问题，不考虑实际已存在的温度应力，对建筑物裂缝多发区未重点加强。
2.2.3 选用砌体材料，仅考虑满足承载能力，而忽略温度应力作用，砌体材料随着高度的增加，强度有所降低。
2.2.4 砖混结构屋顶有时采用钢筋混凝土大挑檐，为了平衡荷重，将室内屋盖现浇一部分，这样外挑檐、圈梁、现浇部分的现浇板共同形成刚度较大的现浇连续板，并且屋面越向外挑的部分保温层越薄，这样会产生较高的温度应力，使墙体受不了而导致开裂。
2.2.5 屋面保温材料选用不得当，诸如白灰炉渣和现场拌制水泥珍珠岩等，此种材料施工时含水率不宜控制，故而热工保温性能不好。
2.3 施工方面存在的问题
2.3.1 保温材料材质不达标，诸如松散保温材料和整体保温的粒径过小超标致使容重增大;板状保温材料抗压抗折强度低，在运输和施工时及易造成破坏，故而影响保温效果。
2.3.2 保温层厚度不够，尤其在屋面挑檐最薄处。
2.3.3保温材料和找坡层含水率过大。
以上三种因素, 使保温层的材质、厚度、含水率等主要指标达不到设计标准, 致使导热系数增大, 影响保温效果。
2.3.4 施工主体质量不过关，顶层砂浆标号降低，砂浆饱满度不够，转角和丁字墙留槎不合理，不同时砌筑，接槎质量不好，拉结筋漏放等因素。
2.3.5 圈梁浇筑之前，内部杂物及找砖之前杂物不清除干净，造成砼和砌体材料之间两种胀缩系数相差很大的薄弱层。
3 防止墙体温度裂缝的措施
墙体温度裂缝与建筑物平面组合、结构构造、材料性能、施工质量等多方面有关，为了避免温差裂缝产生，建议采取如下措施。
3.1 为了加强房屋整体性，除规定设置构造柱，圈梁要层层设置，改变可隔层设置办法。外墙的圈梁、构造柱尽量不暴露在大气中，采用暗梁、暗柱，顶层的圈梁必须放在板底，外圈梁形成用L形式封住预制板端头。
3.2 为减少屋盖与墙体的温差，可在屋面上增设架空隔热板，设计上提倡采用坡屋顶方案。
3.3 在设计上，除按规范规定设置伸缩缝外，也可在屋盖空心板板头及其上刚性层预留10mm缝隙，填一些松散材料，同时挑檐上亦用相同方法断开抵消温度应力。
3.4 为了提高顶层整体性，抵消部分屋盖传来水平推力或拉力，可在端部1～2开间范围内的温差应力大处的内外纵横墙位置增设抗裂砼柱，一般可在顶层设置抗裂柱，上、下端锚于圈梁中。
3.5 设计顶层的砌体强度(块体材料和砂浆强度)不应降低，加强墙体之间，墙体与构造柱、圈梁、楼板之间拉结，在水平缝内增设拉结筋(对裂缝多发区宜隔缝设置2Φ6拉筋。
3.6 防水材料，设计上优先采用国家、省、部推荐认证的新型防水材料、淘汰一些老式防水材料，如油毡防水等，确保屋面不漏，屋面水泥砂浆找平层按规范要求每36m2左右设一道分格缝，并设计成排气屋面。
3.7 保温材料设计上优先采用岩棉板、加气砼板、预制珍珠岩板、聚苯乙烯板等热工性能好的材料。
3.8 施工时严格控制保温材料的材质、含水率、厚度、保证含水率达到下列要求，憎水性保温材料为5%，水硬性为20%，保证保温最薄处的厚度。
混凝土的温度与裂缝控制 第8篇
混凝土温度裂缝有表面的、进深的和贯穿的。表面温度裂缝走向无一定规律性。梁板式或长度尺寸较大的结构, 裂缝多平行于短边, 大面积裂缝多纵横交错。深进的和贯穿的温度裂缝一般与短边平行, 裂缝沿全长分段出现, 中间较密, 裂缝宽度大小不一。下面对施工中混凝土温度裂缝的成因和处理措施做一探讨。
1 温度裂缝产生的原因
混凝土是一种脆性材料, 抗拉强度是抗压强度的0.1倍左右, 短期加荷时的极限拉伸变形只有 (0.6~1.0) 104。由于材料不均匀, 水灰比不稳定, 及运输和浇注过程中的离析现象, 在同一混凝土中其抗拉强度是不均匀的, 存在着许多抗拉能力很低, 易于出现裂缝的薄弱部位。
混凝土浇筑后, 在硬化期间水泥放出大量水化热, 内部温度不断升高, 造成内部温度与表面温度温差过大, 在表面引起拉应力;后期在降温过程中, 由于受到混凝土或基础的约束, 又会在混凝土内部出现拉应力, 气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力;当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时, 即会出现裂缝。因此掌握混凝土应力的变化规律对于进行合理的施工极为重要。
2 温度应力的分析
2.1 根据温度应力的形成可分为以下三个阶段:
(1) 早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束, 一般约30天。这个阶段的两个特征, 一是水泥放出大量的水化热, 二是混凝土上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化, 这一时期在混凝土内形成残余应力。
(2) 中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止, 这个时期中, 温度应力主要由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起, 这些应力与早期形成的残余应力相叠加, 在此期间混凝土的弹性模量变化不大。
(3) 晚期:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起, 这些应力与前两种的残余应力相叠加。
2.2 根据温度应力引起的原因可分为两类:
(1) 自生应力:边界上没有任何约束或完全静止的结构, 如果内部温度是非线性分布的, 由于结构本身互相约束出现的温度应力。
(2) 约束应力:结构的全部或部分边界受到外界的约束, 不能自由变形而引起的应力。
3 温度的控制和防止裂缝的措施
3.1 控制混凝土温度
3.1.1 采用改善骨料级配, 用干硬性混凝
土掺混合料, 加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。使用低水化热水泥控制混凝土内部水化热的释放, 避免造成混凝土内部与混凝土表面之间, 混凝土表面与外界环境之间温度差距过大造成混凝土的裂缝。
3.1.2 热天拌合混凝土时加冰水或用水将碎石冷却以降低混凝土的搅拌温度。
3.1.3 浇筑混凝土时采用分层浇筑, 控制浇筑厚度。一般方法为:全面分层法、分段分层法、斜面分层法。
3.1.4 通过在混凝土内埋设水管, 注入冷水降温。
3.1.5 规定合理的拆模时间, 同时进行混凝土表面保温, 以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。
3.1.6 混凝土浇筑完毕后, 在混凝土终凝
前进行混凝土表面“二次振捣、二次抹压”可有效减少、避免混凝土表面裂缝。
3.2 改善混凝土约束条件
3.2.1 合理的分缝分块, 控制混凝土浇筑厚度, 在正确的位置设置后浇带。
3.2.2 合理的安排施工顺序, 避免过大的高差和侧面的长期暴露。
3.3 控制拆模时间
在混凝土的施工中, 为了提高模板的周转率, 往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于当时气温时应适当考虑拆模时间, 以免引起混凝土表面的早期裂缝。如果新浇筑混凝土早期拆模, 在表面引起很大的拉应力, 出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期, 由于水化热的散发, 此时混凝土表面温度比气温较高, 此时拆除模板, 表面温度骤降, 必然引起温度梯度, 从而在表面附加一层拉应力, 与水化热内应力叠加, 再加上混凝土干缩, 表面的拉应力达到很大的数值, 就有导致裂缝的危险, 但如果在拆除模板后及时覆盖轻型保温材料, 如苯板、泡沫海绵等, 对于防止混凝土表面产生过大的拉应力, 具有明显的效果。
3.4 正确使用外加剂
3.4.1 混凝土中存在大量的毛细孔道, 水
蒸发后毛细管中产生毛细管张力, 使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力, 但会使混凝土强度降低。
3.4.2 水灰比是影响混凝土收缩的重要因素, 使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。
3.4.3 水泥用量也是混凝土收缩的重要因
素, 掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度、操作性的条件下可减少15%左右的水泥用量, 其体积用增加骨料用量来补充。
3.4.4 使用减水防裂剂可以改善水泥浆的
稠度, 减少混凝土泌水, 减少沉缩变形。混凝土在收缩时受到约束产生拉应力, 当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效提高混凝土抗拉强度, 大幅提高混凝土抗裂性能。
3.4.5 掺加缓凝剂后混凝土凝结时间适当
延长, 可有效防止混凝土迅速凝结释放水化热, 避免混凝土内部温度过高造成混凝土裂缝。
3.4.6 掺外加剂混凝土和易性好, 形成微膜, 减少水分蒸发, 减少干燥收缩。
3.5 加强混凝土的早期养护
实践证明, 混凝土常见的裂缝, 大多数是不同深度的表面裂缝。混凝土的早期养护, 主要在于保持适宜的温湿条件, 达到两个方面的效果, 一方面使混凝土免受不利温湿变化的侵袭, 防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水泥水化作用顺利进行, 以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝土的保温措施常常有保湿效果。新浇筑的混凝土所含水分完全可以满足水泥水化的要求。但由于蒸发等原因常引起水分损失, 从而推迟或妨碍水泥的水化, 表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期, 在施工中应切实重视起来。
3.6 测温
大体积混凝土浇筑时, 在构筑物边缘及中心部位, 钢筋密集处、稀疏处和具有代表性的地方, 合理布置测温点。混凝土浇筑完后每隔3h测温一次, 连续测9天, 直至混凝土温度逐渐接近混凝土表面温度。当发现混凝土构筑物中心与表面温度差超过25度时, 应及时加强保温或延缓拆除保温材料, 防止混凝土产生温差应力和裂缝。
结束语
工程实践表明, 在大体积混凝土施工中控制温差, 合理选用材料, 强化控温措施, 通过保温养护, 确保混凝土均匀散热、降温, 控制了混凝土裂缝的出现。在今后具体施工中要靠我们多观察、多比较, 出现问题后多分析、多总结, 结合多种预防处理措施, 混凝土的裂缝完全可以避免。
摘要：如何有效控制混凝土结构裂缝, 是在施工中被广泛关注的问题。通过对混凝土温度裂缝成因的分析, 结合多年的实际施工, 就如何预防混凝土温度裂缝, 介绍一些常用的控制措施。
混凝土温度裂缝研究与控制 第9篇
1 温度对混凝土裂缝的影响
1.1 干燥收缩
收缩裂缝又称干缩裂缝。混凝土浇筑初期,混凝土置于温度不饱和的空气中,温度较高,混凝土内部游离水分流失,从而导致干燥收缩。干燥收缩一般发生在混凝土发展的早期阶段。
1.2 温度裂缝
温度裂缝一般多发生于混凝土表面,严重者可形成裂缝条纹带甚至发展成贯穿裂缝。在大坝的大体积施工中,温度裂缝尤其突出,朱伯芳等[1]早在1976年就此进行了详细论述。它是由于混凝土浇筑初期,混凝土内部产生大量的水化热,混凝土温度上升很快,而表面散热条件比内部较好,散热充分,温度上升较慢,内外形成温度梯度,当这种温度变形在构件中受到自身约束后,将产生温度应力,当温度应力达到并超过混凝土此时的抗拉强度时,裂缝便形成。
2 温度裂缝产生的条件
2.1 内外温度差
水泥在水化过程中会产生大量的热,这些都是混凝土内部热量的直接来源。不同品种的水泥产生的水化热量不一,水泥中铝酸三钙(C3A)、铝酸二钙(C2A)含量较多时,水化热量也就越大。由于一般现浇结构厚度较大,混凝土导热性差,水化热积聚在混凝土内部不易散发,温度骤然升高,而表面与大气接触,能与空气直接辐射换热,散热较快,从而使混凝土内外温差急剧增加,根据试验数据可知[2]:混凝土厚度越厚,其内外温度差值也就越大,随着时间的增加(一般是指3 d～7 d),内外温度差也会随之增长,主要是因为水化需要很长一段过程,且在前期水化程度较高,放热较大,温度差也就越大。
2.2 约束应力
水泥水化反应后生成大量的凝胶体,一般认为其体积约为参加反应的水泥实体积的2倍。这些凝胶体失水后与骨料组合成一个骨架,形成一个能抵抗变形、承受压力的混凝土石。在宏观上,我们可以认为它是连续的,颗粒之间彼此联系,彼此约束。这样当混凝土内外形成温差而变形时,就会产生内部约束应力。当约束应力达到并超过混凝土此时的抗拉强度时,裂缝就会产生。
3 任意三维混凝土实体中温度应力场分析
采用等效荷载法来分析温度应力,即先将温度变形完全约束再释放约束,分别求出两种状态下的应力,再将两种状态下的应力进行叠加,叠加后的应力值便是真正的温度应力值。把任意形状结构先离散成诸多的微元立方体,由于离散后的微元立方体体量非常小,我们可以假定某个微元立方体的温度变形三向均匀,膨胀(收缩)后成为一相似立方微元,其各边的自由相对变形为εth,即有:
εx=εy=εz=εth。
由于微元三向均匀膨胀(收缩),无扭角,即:γxy=γyz=γzx=0。将立方微元还原成全约束状态,须在立方微元各三向表面施加外加力,其数值为:
根据弹性力学可知:在立方微元的X向上有(其他Y向、Z向与X向有同样的力学微分平衡方程):
因全约束使立方微元均匀变形,则τxy=τyz=τzx=0,故有:
相当于立方微元作用如下体积力,并将
其中,α为混凝土温度膨胀系数,与龄期、配合比和湿度等诸多因素有关,一般简化成:α=A(t,h…)=const;T为混凝土中的温度函数;μ为泊松比。
再将约束释放,进行应力叠加。即立方微元体各面向作用如下力系,也即是温度应力力系:
当Tx,Ty和Tz的合力达到并超过混凝土的抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝并继续发展。
4 控制温度裂缝的措施
4.1 控制混凝土配合比设计和改进施工工艺
1)水泥品种选择和水灰比控制。
在现浇混凝土结构中,尤其是大体积的混凝土工程中,尽量在满足结构强度的前提下优先选择低水化热的水泥,一般选用425号或525号矿渣水泥,还可掺加粉煤灰以减少水泥用量。这样可以有效地降低混凝土内部的水化热量,还可以减少混凝土的收缩。
合理控制混凝土的水灰比。低水灰比可减少混凝土的毛细孔,能提高其自身结构致密性,增强界面;能抵抗较大的温度变形,也不至于开裂,但是要考虑混凝土的输送方式是现场拌制还是泵送。如果配合比设计加入了微膨胀剂,低水灰比会影响膨胀及补偿效果,故水灰比的控制应综合诸多因素来考虑。
2)施工工艺的控制措施。
从温度应力场的分析可以看出,温度裂缝产生的最根本因素就是因温度差而产生的变形。从施工角度来看,可以通过改进某些施工工艺来降低混凝土内外温度差。
4.2 混凝土表面进行保温措施
对于混凝土温度裂缝的控制,还可以通过设置保温层或是增加材料的热阻系数、采用蓄水保温法等措施来降低混凝土表面的热量散失,降低混凝土内外温度差,从而控制了由于温度变化产生的温度应力。这样能有效地避免混凝土温度裂缝的产生。同济大学[3]等单位通过采用有限元计算程序模拟保温效果对混凝土板温度应力的影响,得出了通过增加保温材料的热阻系数,提高混凝土板表面保温层的施作等级,可以明显地降低结构混凝土边界的温度梯度,从而有效控制温度变化产生的温度应力,避免混凝土的开裂。
4.3 设计结构构造措施
1)设计隔离层。
采用局部隔离时,可在两端1/4处范围内铺设隔离带,隔离带采用沥青胶或干铺沥青油毡两层;全面隔离时,在经碾压找平后的基层表面铺设一层薄膜隔离层(沥青胶、黄砂、石屑均可),再在薄膜隔离层上铺设一层丝网结合层,然后在薄膜隔离层上直接浇筑水泥混凝土面层。实践证明:良好的隔离层可以使基面水平阻力系数减少到0.1×10-2～0.3×10-2,从而大大降低了约束应力。
2)预应力抗裂设计。
通过工程实测可以知道:在相对温差最大的地方,约束应力最大,且裂缝出现的位置一般在墙体中部附近,呈竖向近似直线,基本等间距。这符合水泥水化热温度场而导致的温度裂缝的基本特征。同济大学袁勇等[4]对上海科技城的地下室墙板通过预应力技术控制其温度裂缝,取得满意的效果。证明了在墙体上建立预压应力对控制裂缝的显著作用,显然裂缝的宽度与预应力值大小成反比关系。因此,采用预应力控制超长混凝土墙在技术上是可行的,而且效果不错。
5 结语
产生和影响混凝土裂缝的因素很多,而早期的裂缝多由温度裂缝引起。温度裂缝的发展必定会加快其他因素裂缝的发展,如结构荷载裂缝,大大降低了混凝土结构的耐久性。因此,我们必须从根本上了解温度裂缝的起因、发展趋势及与其有关的因素。然后对症下药,针对不同的结构类型、结构特点选取一项或多项裂缝控制措施,以解决混凝土尤其是大体积混凝土工程的温度裂缝问题,提高混凝土的质量和耐久性。
参考文献
[1]朱伯芳,王同生,丁宝瑛,等.水工混凝土结构的温度应力和温度控制[M].北京:水利电力出版社,1976.
[2]许国锋,陈立松.浅谈大体积混凝土温度裂缝产生的原因及控制措施[J].浙江科技信息,2002(3):11-13.
[3]同济大学.超高层住宅结构综合施工技术研究(上海市科委重点项目研究报告)[R].上海:同济大学,2001.
[4]袁勇.混凝土结构早期裂缝控制[M].北京:科学出版社,2004.
[5]龙奴球,包世华.结构力学教程(1)[M].北京:高等教育出版社,1999.
浅谈混凝土的施工温度与裂缝 第10篇
混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天，混凝土的裂缝较为普遍，在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有出现。究其原因，我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。
在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝，因此本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一探讨。
1.裂缝的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104， 长期加荷时的极限位拉伸变形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
2.温度应力的分析
根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：
2.1早期
自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。
2.2中期
自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。
2.3晚期
混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。
根据温度应力引起的原因可分为两类：
2.3．1自生应力
边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。
2.3.2约束应力
结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。
这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响，具体计算这里就不再细述。
3.温度的控制和防止裂缝的措施
为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
控制温度的措施如下：
（1）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。
（2）拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。
（3）热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热。
（4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温。
（5）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。
（6）施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。
4.改善约束条件的措施是
（1）合理地分缝分块。
（2）避免基础过大起伏。
（3）合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。
5.使用减水防裂剂
（1）混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干縮变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力，但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在六十年代就已被国际上所确认。
（2）水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25％。
（3）水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15％的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。
（4）减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少伸缩变形。
（5）提高水泥浆与骨料的粘结力，提高的混凝土抗裂性能。
（6）混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。
（7）掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。
（8）掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
（9）掺外加剂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩。
许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究，比单纯的靠改善外部条件，可能会更加简捷、经济。
6.混凝土的早期养护
实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。
从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：
（1）防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。
（2）防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。
（3）防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。
混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。
以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨，虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。
混凝土的施工温度和裂缝解析 第11篇
1 混凝土裂缝成因
造成混凝土裂缝的因素很多, 主要包括混凝土湿度与温度的变化、结构不合理、不均匀性、原材料质量差、基础发生不均匀沉降、模板变形等等。
在混凝土硬化阶段, 由于水泥的水化作用会释放出大量的热量, 导致混凝土内部温度上升, 引起混凝土表面的拉应力。随着水化作用的结束, 混凝土内部开始不断降温, 在降温的过程中, 由于基础等造成的约束, 会导致其内部产生拉应力。同时外界温度的降低也会导致混凝土表面产生拉应力, 如果拉应力的大小超出了混凝土抗裂能力, 混凝土表面就会产生裂缝。另外, 混凝土内部湿度变化较为缓慢, 但其表面的湿度会受到外界环境的影响而发生较大的波动。如果对混凝土养护不合理, 混凝土内部湿度就会对其表面的干缩性造成制约, 这也是产生混凝土裂缝的原因之一。
2 混凝土温度应力分析
根据混凝土温度应力产生的过程, 能够将温度应力分为以下三个阶段: (1) 从混凝土浇筑到内部水泥水化放热结束, 通常需要持续30天。在这一阶段, 混凝土主要有两个方面的特征:第一, 混凝土内部的水泥由于水化作用会释放大量的热量;第二, 这一阶段混凝土弹性模量会剧烈的变化, 由于其弹性模量的变化会导致其内部出现残余的应力。 (2) 温度应力中期主要是从水化作用结束到混凝土基本冷却结束。在这一时期, 温度应力的产生主要是由于混凝土冷却、外部温度变化引起的, 这些应力与第一阶段混凝土内部残留的应力雷击。这一时期混凝土弹性模量不会发生太大的变化; (3) 在混凝土完全冷却后的运转其为混凝土温度应力的晚期。这一阶段外界温度变化是温度应力的主要来源, 并对上两个阶段混凝土内部残余的应力相累积。
3 混凝土施工温度控制以及裂缝防治措施
3.1 混凝土施工温度的控制措施
控制温度是防止混凝土裂缝重要的手段之一, 具体的措施体现在以下几个方面: (1) 在混凝土配置过程中, 应该适量的减少混凝土中水泥的用量。具体可以采用的措施包括掺混合料、使用硬性混凝土、改善骨料级配、添加塑化剂与引气剂。 (2) 在混凝土拌合过程中, 加入适量的水, 并在碎石添加前用水进行冷却, 降低混凝土的浇筑温度。 (3) 在炎热的夏季进行缓凝土浇筑时, 应该适当的减小混凝土浇筑的厚度, 采取浇筑层散热的方式, 控制混凝土温度; (4) 大面积混凝土浇筑过程中, 可以在混凝土内部埋设水管, 并流通冷水, 达到降低温度的效果; (5) 科学的设计混凝土拆模的时间, 如果外界温度下降较快, 需要采取有效的保温措施, 避免混凝土表面因温度急剧变化而产生裂缝; (6) 混凝土工程施工过程中, 一些施工工期较长的工程, 混凝土薄壁结构或混凝土浇筑块长时间的暴露在空气中, 在历经冬季时, 需要对其采用必要的保暖措施。
3.2 防止混凝土裂缝的措施
除了控制混凝土温度外, 通过改善混凝土约束条件也能够对防止混凝土裂缝起到有效的作用。具体的措施体现在以下几个方面: (1) 合理分缝分块; (2) 尽可能避免混凝土基础有较大的起伏, 避免出现基础不均匀沉降; (3) 对施工工序进行科学的安排, 避免缓凝土侧面、高差长期暴露在空气中。
另外, 防止混凝土裂缝的措施还包括以下几个方面: (1) 在混凝土中有大量毛细孔道存在, 在混凝土内部水分蒸发后, 毛细孔管会出现张力, 导致混凝土变形。混凝土毛细孔道的孔径增加, 会降低其表面的张力, 从而影响混凝土的强度。 (2) 水灰比作为混凝土干缩重要影响因素, 在配置过程中需要严格的进行控制。 (3) 减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度, 减少混凝土泌水, 减少沉缩变形。 (4) 混凝土在收缩时受到约束产生拉应力, 当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度, 大幅提高混凝土的抗裂性能。
4 混凝土早期养护
经过长期的实践证明, 常见的混凝土裂缝, 主要以表面裂缝为主, 造成这种裂缝的原因是由于混凝土温度梯度变化造成的。因此, 加强对混凝土的早期养护对防止混凝土前期裂缝具有重要的作用。基于上述对温度应力的分析, 对混凝土早期的保温养护需要满足以下几个方面的要求: (1) 避免混凝土内部温度与外部温度差超过其表面的梯度, 避免混凝土表面裂缝形成; (2) 避免混凝土出现超冷现象, 应该保证施工期间混凝土的温度超过混凝土试用期稳定温度; (3) 避免老混凝土出现过冷现象, 以减少其对新混凝土的约束。
对混凝土的早期养护, 主要在于保持混凝土的温度、湿度条件, 实现以下效果。第一, 保证混凝土不会由于温度或湿度变化而出现变形、干缩等问题;第二, 保证混凝土中水泥水化作用有效的进行, 达到混凝土设计的抗裂强度。一般来说, 温度与湿度环境是相互关联的, 常用的保温措施同时也具有一定的保湿效果。
理论上说, 新浇筑的混凝土中, 水分能够满足水泥水化作用要求, 但是由于温度引起的水分蒸发会导致水分流失, 影响水泥的的水化反应, 从而对混凝土表面质量造成影响。所以, 在混凝土刚刚浇筑后的一段时期, 是混凝土工程养护的关键时期, 相关的施工人员应该加强对前期养护的重视。
5 总结
综上所述, 混凝土工程是建筑工程中重要的组成部分, 混凝土施工质量关系着整个建筑工程的质量质量与使用功能。在混凝土工程中, 裂缝是影响其质量的重要病害, 也是整个混凝土施工中的控制难点与重点。为了防止混凝土裂缝, 不仅需要对混凝土施工温度进行有效的控制, 还需要改善混凝土约束条件, 加强对混凝土的前期养护, 提高混凝土整体的质量, 确保建筑工程整体质量。
参考文献
[1]王丽娟.浅谈混凝土的施工温度与裂缝[J].工程技术, 2012, 31 (17) :124-125.
