大体积混凝土温度裂缝的预防与控制

摘要:文章对大体积混凝土施工中出现温度裂缝的成因进行了分析,并根据其危害性,结合实际工程提出了一系列预防和控制温度裂缝的技术措施,以期为预防和控制大体积混凝土在施工中出现裂缝提供参考和借鉴。

关键词:大体积混凝土;温度裂缝;预防控制

中图分类号:TU528文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)12-0141-02

混凝土截面尺寸较大,在混凝土硬化期间,水泥水化热所产生的温度变化,混凝土收缩以及外界约束条件的共同作用都是导致大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素,其中温度应力的影响尤为突出。温度应力的大小涉及结构物平面、厚度、约束条件、混凝土的各种组成材料等多种因素。因此要控制大体积混凝土温度的裂缝一方面应从控制温度、改善约束着手,另一方面应尽可能提高混凝土抗裂能力,改善混凝土的自身性能。

一、大体积混凝土温度裂缝的成因

混凝土在直接受拉时,很小的变形就有裂缝。在断裂前没有残余变形,是一种脆性破坏。其抗拉强度只有抗压强度的1/10～1/20。混凝土的温度每升高1℃,每米膨胀约0.01mm。温度变形对大体积混凝土工程极为不利。在混凝土硬化初期,水泥水化放出较多的热量,混凝土又是热的不良导体,散热较慢,大体积混凝土内部的温度高于外部的温度,从而导致混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。表面的拉应力超过混凝土的抗拉强度引起混凝土的表面裂缝,当混凝土强度发展到一定程度,弹性模量增高,随后逐渐降温,降温差引起的变形加上混凝土失水引起的的体积收缩变形,加之受到地基和其它结构约束条件的约束而引起的拉应力超过混凝土的抗拉强度时,将可能产生贯通整个截面的裂缝。

二、温度裂缝的危害

温度裂缝的走向通常无一定规律性,在大面积结构中常呈现纵横交错状态。从控制裂缝的观点来说,表面裂缝的危害较小,而贯通裂缝则会影响结构物的整体性、耐久性和防水性,影响结构的正常使用。温度裂缝的存在将加剧混凝土中钢筋的锈蚀和混凝土的碳化,降低了混凝土的抗渗性直接影响构筑物的安全和使用。因此必须对大体积混凝土的温度裂缝问题引起足够的重视。

三、控制温度裂缝的技术措施

为了有效的控制有害裂缝的出现和发展,必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面进行考虑,结合实际情况采取相应的预防和控制措施。

(一)降低水泥水化热

降低水泥水化热的措施有:(1)选用水化热低的水泥品种,如矿渣硅酸盐水泥等;(2)充分利用混凝土的后期强度,减少单位体积混凝土的水泥用量;(3)尽量选用粒径较大,级配良好的粗骨料,掺加粉煤灰等混合料或掺加相应的减水剂,改善和易性,降低水灰比,以达到减少水泥用量降低水化热的目的;(4)在混凝土内部预埋冷却水管,通入循环冷却水强制降低混凝土水化热温度;(5)在无筋或少筋的大体积混凝土中掺加总量不超过20%的大石块,减少水泥用量,从而降低水化热温度。

(二)降低混凝土的入模温度

选择较适宜的气温浇筑,尽量避开炎热天气,夏季可采用冰水搅拌混凝土或对骨料进行遮盖,避免日光直晒。运输工具包括车辆及泵送管道等亦应采取遮阳措施。采取掺加混合材料的方法,推迟水化温峰的出现时间;掺加缓凝型减水剂,降低水灰比,延迟水化释放速度,避免冷接缝。

(三)加强施工中的温度控制

加强施工中温度控制的措施有:(1)在混凝土浇筑之后,做好混凝土的保温保湿养护,缓缓降温,降低温度应力。在一般的工程施工中,水泥水化热在前期释放的热量较高,3～5天内部温度最高,应预防外界气温的骤然下降,导致混凝土表面温度过低。在实践中用塑料薄膜全封闭覆盖,上覆草帘等养护,对于避免内外温差过大有着显著的效果;(2)规定合理的拆模时间,延续降温时间与速度;(3)加强测温和温度监测管理,内外温差控制在25℃以内;(4)合理安排施工程序,避免混凝土浇筑面起伏过大,在结构验收合格后应及时回填土避免长期暴露。

(四)改善约束条件消减温度应力

采取分层或分块浇筑大体积混凝土,合理设置水平或垂直施工缝或在适宜位置设置后浇带,以放松约束程度,减少每次浇筑的储热量,以防止水化热积聚,减小温度应力。

(五)提高混凝土的极限拉伸强度

提高混凝土的极限拉伸强度的措施有:(1)优化配合比设计,控制原材料质量,尤其是含泥量的控制,加强振捣,提高密实度和抗拉强度,减少收缩变形;(2)加强早期养护,提高混凝土早期的抗拉强度和弹性模量;(3)设置必要的温度配筋,改变应力集中现象。

四、结语

本文对大体积混凝土温度裂缝问题进行了初步探讨。在工程实践中要结合工程特点、现场施工条件、合同有关要求以及材料设备供应情况,从优化设计和施工方案入手,建立健全质量责任制度,严格执行过程控制,进行全面管理。只有这样才能有效预防和控制大体积混凝土在施工中所容易产生的温度裂缝。

参考文献

[1]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M].北京:中国电力出版社,1999.

[2]天津大学,等.混凝土结构[M].中国建筑工业出版社,1998.

[3]侯景鹏,熊杰,袁勇.大体积混凝土温度控制与现场监测[J].混凝土,2004,(5).

[4]刘春.混凝土的施工温度与裂缝[J].交通世界,2009,(3).

[5]张保兴.大体积混凝土基础冬季施工技术[J].长安大学学报,2003,(3).

作者简介:杨韶B (1971-),女,湖南邵阳人,供职于云南省陆良供电有限公司,中级职称,研究方向:施工组织管理。