1、淺論大體積混凝土施工中溫度及收縮裂縫控制混凝土也稱(chēng)砼，是當(dāng)代最主要的土木工程材料之一。它是由膠結(jié)材料，骨料和水按肯定比例配制，經(jīng)攪拌振搗成型，在肯定條件下養(yǎng)護(hù)而成的人造石材。混凝土具有原料豐富，價(jià)格低廉，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)潔的特點(diǎn)，因而使其用量越來(lái)越大;同時(shí)混凝土還具有抗壓強(qiáng)度高，耐久性好，強(qiáng)度等級(jí)范圍寬，使其使用范圍出非常廣泛，不僅在各種土木工程中使用，就是造船業(yè)，機(jī)械工業(yè)，海洋的開(kāi)發(fā)，地?zé)峁こ痰龋炷烈彩侵匾牟牧稀? 裂縫的緣由混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種緣由，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不勻稱(chēng)性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格，模板變形，基礎(chǔ)不勻稱(chēng)沉降等。混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，

2、內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過(guò)程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部消失拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋擔(dān)當(dāng)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位假如結(jié)構(gòu)內(nèi)消失了拉應(yīng)力，則須依靠混凝土自身?yè)?dān)當(dāng)。一般設(shè)計(jì)中均要求不消失拉應(yīng)力或者只消失很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時(shí)溫度應(yīng)力可超過(guò)其它外荷載所引起的應(yīng)力，因此把握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。2 應(yīng)力的分析(1)早期：自澆筑混凝土開(kāi)頭至水泥放熱

3、基本結(jié)束，一般約30天。這個(gè)階段的兩個(gè)特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。(2)中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止，這個(gè)時(shí)期中，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間混凝上的彈性模量變化不大。(3)晚期：混凝土完全冷卻以后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。3 依據(jù)溫度應(yīng)力引起的緣由可分為兩類(lèi)：(1)自生應(yīng)力：邊界上沒(méi)有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu)，假如內(nèi)部溫度是非線性分布的，由于結(jié)構(gòu)本身相互約束

4、而消失的溫度應(yīng)力。例如，橋梁墩身，結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較大，混凝土冷卻時(shí)表面溫度低，內(nèi)部溫度高，在表面消失拉應(yīng)力，在中間消失壓應(yīng)力。(2)約束應(yīng)力：結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應(yīng)力。如箱梁頂板混凝土和護(hù)欄混凝土。4 溫度的掌握和防止裂縫的措施(1)采納改善骨料級(jí)配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以削減混凝土中的水泥用量。(2)拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度。(3)熱天澆筑混凝土?xí)r削減澆筑厚度，利用澆筑層面散熱。(4)在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫。(5)規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度。

5、(6)施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)實(shí)行保溫措施。在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應(yīng)力，消失“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高，此時(shí)拆除模板，表面溫度驟降，必定引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值，就有導(dǎo)致裂縫的危急，但假如在拆除模板后準(zhǔn)時(shí)在表面掩蓋一輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對(duì)于防止混凝土表面

6、產(chǎn)生過(guò)大的拉應(yīng)力，具有顯著的效果。加筋對(duì)大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小，由于大體積混凝土的含筋率極低。只是對(duì)一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下，鋼的各項(xiàng)性能是穩(wěn)定的，而與應(yīng)力狀態(tài)、時(shí)間及溫度無(wú)關(guān)。鋼的線脹系數(shù)與混凝土線脹系數(shù)相差很小，在溫度變化時(shí)兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的715倍，當(dāng)內(nèi)混凝土應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度而開(kāi)裂時(shí)，鋼筋的應(yīng)力將不超過(guò)100200kg/cm2.因此，在混凝土中想要利用鋼筋來(lái)防止細(xì)小裂縫的消失很困難。但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫一般就變得數(shù)目多、間距小、寬度與深度較小了。而且假如鋼筋的直徑細(xì)而間距密時(shí)，對(duì)提高混凝土抗裂性的效果較

7、好。混凝土和鋼筋混凝 土結(jié)構(gòu)的表面經(jīng)常會(huì)發(fā)生細(xì)而淺的裂縫，其中大多數(shù)屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺，但它對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性仍有肯定的影響。5 使用外加劑也是削減開(kāi)裂的措施之一(1)混凝土中存在大量毛細(xì)孔道，水蒸發(fā)后毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細(xì)孔徑可降低毛細(xì)管表面張力，但會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低。這個(gè)表面張力理論早在六十年月就已被國(guó)際上所確認(rèn)。(2)水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量削減25%。(3)水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強(qiáng)度的條件下可削減15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來(lái)補(bǔ)充。(4)減水

8、防裂劑可以改善水泥漿的稠度，削減混凝土泌水，削減沉縮變形。(5)提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提高的混凝土抗裂性能。(6)混凝土在收縮時(shí)受到約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)裂縫就會(huì)產(chǎn)生。減水防裂劑可有效的提高的混凝土抗拉強(qiáng)度，大幅提高混凝土的抗裂性能。(7)摻加外加劑可使混凝土密實(shí)性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，削減碳化收縮。(8)摻減水防裂劑后混凝土緩凝時(shí)間適當(dāng)，在有效防止水泥快速水化放熱基礎(chǔ)上，避開(kāi)因水泥長(zhǎng)期不凝而帶來(lái)的塑性收縮增加。(9)摻外加劑混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，削減水分蒸發(fā)，削減干燥收縮。很多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們?cè)诠こ虒?shí)踐中應(yīng)多進(jìn)行這方面的試驗(yàn)對(duì)比和討論，比單純的靠改善外部條件，可能會(huì)更加簡(jiǎn)捷、經(jīng)濟(jì)。6 混凝土的早期養(yǎng)護(hù)從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)動(dòng)身，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：(1)防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。(2)防止混凝土超冷，應(yīng)當(dāng)盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。(3)防止老混凝土過(guò)冷，以削減新老混凝土間的約束。混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持相宜的溫濕條件，以達(dá)到兩個(gè)方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順當(dāng)進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂力量。7 結(jié)語(yǔ)以上對(duì)混凝土的施工溫度與裂縫之間的關(guān)系進(jìn)行了理論和實(shí)踐