浅谈温度对混凝土裂缝的影响及预防措施.pdf

第 3 0卷第 3期 2 0 1 0年 9月 黑 龙 江 冶 金 H e i l o n g j i a n g Me t a l l u r g y V0l _ 3 0 No 3 S e p t emb e r 201 0 浅谈温 度对 混凝土裂缝 的影响及预 防措 施 王 宏 艳 ( 哈尔滨盛业建筑安装工程有 限公司 ，哈尔滨1 5 0 0 2 0 ) 摘要： 通过多年的现场观察并查阅有关混凝土内部应力方面的专著， 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 等进行阐述。 关键词 ： 温度 ；混凝土 ；裂缝 ； 影响 ；预防 ； 措施 On t he I mpa c t o f Te m p e r a t ur e o n t he Co n c r e t e Cr a c ks a nd Pr e v e n t i v e M e a s u r e s Wa n g Ho n g y a n ( H a r b i n S h e n g y e C o n s t r u c t i o n a n d I n s t a l l a t i o n L t d ， C o ， Ha r b i n 1 5 0 0 2 0 ) Ab s t r a c t： Th r o u g h o ns i t e o b s e r v a t i o ns f o r y e a r s a n d i n s pe c t t h e mo n o g r a p hs o n t h e i n t e r n a l s t r e s s o f c o n c r e t e ，e l a b o r a t e t o c o n t r o l for c o n c r e t e t e mpe r a t u r e o ns i t e a n d me a s u r e s o f p r e v e n t i o n c r a c k s o n t h e c a u s e s o f c o n c r e t e t e mp e r a t u r e c r a c k s Ke y W o r d s： Te mp e r a t u r e；Co n c r e t e；Cr a c k；I mp a c t ；Pr e v e n t ；Me a s u r e 混凝土在现代工程建设 中 占有重要地位 ， 而 且泵送混凝土 已广泛地应用 到建 筑领域 ， 特别是 高层建筑或大体积混凝土的施工。泵送混凝土施 工速度快 ， 能改善混凝土的施工性能 ， 对薄壁密筋 结构可少振 捣或 不振 捣施 工。但 某些 工程 也表 明， 泵送混凝 土强 度不 足、 凝 结时 间异常 时有发 生 特别是裂缝普遍存在 ， 在一定程度上影响结构 的抗渗性 和耐久性 ， 应 当引起 足够 的重视。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 裂缝的成 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。温度裂缝 的走 向无一定规律 ， 大 面 积结构裂缝通 常纵横交错 ； 梁板类长度尺寸较大 的结构 ， 裂缝多平行于短边。裂缝 宽度大小不一 ， 受温度变化影 响较为明显 ， 冬 季较 宽， 夏季较窄。 混凝土内部 的温度 与混凝 土厚度及水泥品种 、 用 量有关 。混凝 土越厚 ， 水 泥用量 越大 ， 水 化热越 高， 其 内部温度越高 ， 形成温 度应力越大， 产生裂 缝的可能性越大。大体积混凝土形成 的温度应力 与其结构尺寸有关 ， 混凝土结构尺寸越大， 温度应 收稿 日期 ： 2 0 1 0一 O l l 9 作者简介： 王宏艳， 1 9 9 4年毕业于长春建筑材料工业学校， 硅酸盐工艺专业 ； 2 0 0 9年毕业于黑龙江大学土木工程专业； 现在 哈尔滨盛业建筑 安装 工程 有限公司从事工程技术管理工作 。 43 黑龙江冶金 第3 O卷 力也越大 ， 引起裂缝的危险性也越大。 混凝土是一种脆性材料 ， 抗拉强度是抗 压强 度的 1 1 0左右 ， 短期加荷时的极限拉伸变形只有 ( 0 61 0 ) X 1 0 ，长期加荷时的极限位伸变形也 只有( 1 2 2 0 )1 0 。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 自浇筑混凝土开始至水 泥放热基本结束 ， 一 般约 3 O天。这个阶段的两个特征 ， 一是水泥放出 大量的水化热 ， 水化热可使大体积混凝土 内部湿 度上升到 5 07 0 c I = ， 这时应及时养护 ， 如果缺水 ， 极容易产生失水干缩引起的界面裂缝。二是这时 的混凝土弹性模量很小 ， 约束应力很小 ， 随着温度 升至峰值后 ， 水化热耗尽 ， 开始散温 ， 温度下降， 这 时混凝土的弹性模量 随降温 的时间延长而提高， 约束应力随时间而增长 ， 当约束应力超过混凝土 的抗拉强度时 ， 导致混凝土内部开裂 ， 内部 的温差 裂缝与表面干缩裂缝相连接就出现了贯穿全截面 的裂缝， 它们对结构的安全和正常使用影响较大。 3 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设计 、 施 工、 材料三个方 面下手。控制混凝土裂缝 的措施 如 下 。 3 1 在设计 方面 ( 1 ) 降低结构约束 ， 做好抗与放 的良好结合 ， 包括设置后浇带、 施工缝及滑动层 、 合理地分缝分 块 ； ( 2 ) 合理确定混凝土的强度等级 ； ( 3 ) 适当地加强构造配筋 ， 提高配筋率 ， 尤其 是地下室外墙； 4 4 ( 4 ) 确定裂缝控制宽度。 3 2 在 施工 方面 ( 1 ) 控制混凝土坍落度及水灰 比， 混凝土的稠 度 ( 坍落度) 主要取决于固体颗粒 间的相互摩擦 ， 除了水对这种内摩擦有一定的润滑作用 以外 ， 还 与其中所含气泡有关 ， 空气 的存在等于增加 了水 泥浆含量而减少 了集料含量 ， 因此可以较为 明显 地削减稠度。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。增大毛细孑 L 径可降低 毛细管表面张力， 但会 使混凝土强度降低。 水灰比也与混凝土强度成正 比， 水灰比大， 混 凝土强度高 ， 水灰比小 ， 混凝土强度低 ， 因此， 当水 灰比不变时 ， 企图用增加水泥用量来提高混凝土 强度是错误的 ， 此时只能增大混凝土和易性 ， 增大 混凝土的收缩和变形。使用减水防裂剂可使混凝 土用水量减少 2 5 。 ( 2 ) 做好保温保湿养护的技术措施， 混凝土养 护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减 少混凝土表面的热扩散 ， 降低混凝土表层 的温差 ， 防止表面裂缝。一般情况下 ， 在混凝土表面覆盖 塑料薄膜 ， 既能减少混凝土表面热的扩散 又能减 少混凝土中水分的蒸发。对大体积混凝土 ， 多采 用在混凝土表面覆盖草苫， 也能起到相同的作用。 ( 3 ) 和搅拌站进行协调 ， 做好混凝土的合理级 配及夕 加齐 0 的优选。 ( 4 ) 采用二次振捣工艺 ， 已浇筑的混凝土在终 凝前进行二次振动 ， 可排除混凝土因泌水在石子 、 水平钢筋下部形 成的空 隙和水分 ， 提高粘结力和 抗拉强度 ， 并减少内部裂缝与气孔 ， 提高抗裂性 。 ( 5 ) 合理 的安排施工工序皮 面过大的高差和 侧面长期暴露。 ( 6 ) 热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度 ， 利用浇 筑层面散热。 ( 7 ) 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； 3 3 材料 方面 ( 1 ) 通过混凝土试配 ， 优选材料和配合比。 ( 2 ) 优选缓凝型外加剂及掺和料 ； 如 减水防 裂剂等。水泥用量是混凝 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 1 5 的水泥用量 ， 其体积用增加骨料 用量来补充。另外减水防裂剂还可以改善水泥浆 的稠度 ， 减少混凝土泌水， 减少沉缩变形。 ( 3 ) 选择合适的骨料品种 ， 控制粗细骨料的含 ( 下接第4 9页J 第 3期 孙峰 ： 浅谈混凝 土冬 季施 工措施 整拌和料堤的加热温度。混凝土拌合时间较 常温 施工延长 5 0 左右 ， 对于掺有# l- n 剂 的混凝土拌 制时问应取常温拌制时间的 1 5倍 。砼卸出拌合 机时的最高允许温度为 4 0 ， 低温早强砼 的拌合 温度不高于 3 0 。 2 1 4 骨料不得带有冰雪和冻块 以及 易冻裂的 物质 ， 严格控制混凝土的配合 比和坍落度 ， 由骨料 带人的水分以及外加剂溶液 中的水分均应从拌合 水 中扣除。拌制掺用外加剂 的混凝 土时 ， 当外加 剂为粉剂时 ， 可按要求 掺量直接撒在水泥上 面和 水泥同时投入 。当外加剂 为液体 ， 使用前按要求 配置成规定溶液 ， 然后根据使用要求 ， 用规定浓度 溶液再配置成施工溶液。各溶液分别放置于有 明 显标志的容器 内， 不得混淆。冬季施工运输混凝 土拌和物时 ， 尽量减少混凝 土拌 和物热量损失措 施 ， 我们在此可以采取以下措施 ： ( 1 ) 正确选择拌和机摆放位置， 尽量缩短运输 距离 ， 选择最佳运输路线 ， 缩短运输 时间。 ( 2 ) 正确选择运输容器的形式 、 大小和保温材 料。对长距离的运输 ， 采用混凝土输送 车， 容量根 据混凝土施工用量和浇注时间选择 。距离较小时 可采用 敞开式运输车， 但必须进行加盖隔热材料 。 ( 3 ) 尽量减少装卸次数并合理组织装人 、 运输 和卸出混凝土工作。做好机械 的调度和现场 的管 理 ， 使混凝土的温度不能下降太多。 2 2混凝 土浇 筑 2 2 1 混凝土浇注前， 清除干净模板和钢筋上的 冰雪和污垢 ， 当环境气温低于 一1 0 时， 采用暖棚 法将直径大于 2 5 mm的钢筋加热至正温。砼的灌 注温度 ， 在任何情况下均不低 于 5 ， 细薄截面水 泥混凝土结构的灌注温度不宜低 于 1 0 ， 砼 分层 连续灌 注 ， 中途 不 问 断， 每 层 灌 注 厚 度 不 大 于 2 0 c m， 并采用机械捣固。 ( 上接第 4 4页) 泥量。粗骨料对混凝土强度也有 一定影响 ， 当石 质强度相等时 ， 碎石表面比卵石表面粗糙 ， 它与水 泥砂浆的粘结性 比卵石强 ， 当水灰 比相等或配合 比相同时 ， 两种材料配制 的混凝 土， 碎石 的混凝土 强度比卵石强。因此我们一般对混凝 土的粗骨料 控制在 3 2 c m左 右， 细骨料 品种对混凝土强度影 响程度 比粗骨料小 ， 但砂 的质量对混凝土质量也 2 2 2 新 、 旧混凝土施工缝清理时前层混凝土的 强度不得小于 1 2 MP a 。施工缝处的水泥砂浆 、 松 动石子或松弱混凝 土必须凿 除干净 ， 并用水 冲洗 干净 ， 但不得有积水。新混凝土在浇注前 ， 宜在横 向施工缝处先铺一层厚约 1 5 m m并与混凝土灰砂 比相同而水灰比略小 的水 泥砂浆。然后再继续浇 注新层混凝土。施工缝处 的新层混凝土要重点捣 实。冬季低温施 工接缝混凝土时 ， 在新 混凝 土浇 注前对结合面进行加热使结合 面有 5 以上的温 度 ， 浇注完成后 ， 及H ,-j - ； n 热养护使混凝土结合面保 持正温 ， 直至进浇注混凝土获得规定 的抗冻强度 当旧混凝土面和外露钢筋暴露在冷空气 中时 ， 对 新 、 旧混凝 土施 工缝 1 5 m范 围 内的混 凝 土和 长度 在 1 O m范围内的外露钢筋进行防寒保温。 2 3混凝土养生 混凝土养护采用暖棚法养生 。暖棚法养生时 在构筑物周 围用 钢管搭设 大棚 ， 用采胶布包裹密 封 ， 大棚搭设 必须牢 固、 不透风 ， 采用蒸汽管道取 暖加热， 暖棚 内底部温度不低于 5 。 2 4混凝 土拆模 侧模在混凝土强度达到 2 5 MP a以上 ， 且其表 面及棱角不 因拆 模而受损时 ， 方 可拆模 。混凝土 与环境的温差不得大于 1 5 ， 当温度差在 l 0 以 上 ， 但低于 1 5 c c， 拆除模板后立即在混凝土表面采 取覆盖措施 ， 如覆盖草袋及彩胶布。 3 结语 综上所述 ， 混凝土在冬季施工 中要合理选 择 施工材料 ， 优化混凝土配合比， 采用科学的施工方 法 ， 严格施工管理 ， 加强混凝土养护 ， 以保证 工程 质量 。 有一定的影响， 比如含泥量问题 。因此 ， 砂石质量 必须符合混凝土各标号用砂石质量标准 的要求 。 由于施工现场砂石质量变化相对较大 ， 因此 现场 施工人员必须保证砂石 的质量要求 ， 并根据 现场 砂含水率及时调整水灰 比， 以保证混凝土配合 比， 不能把实验配 比与施工配比混为一谈。 ( 4 ) 做好设备及计量装置的检验。 4 9