论文部分内容阅读
【摘 要】大体积混凝土在施工过程中，温度裂缝是常遇到的问题，这也是大体积混凝土施工中的难点：温度裂缝的产生会影响到结构的性能，严重时还会影响到结构的安全使用。文章基于温度应力对混凝士温度裂缝产生的原因、混凝土温度裂缝的控制和预防等进行分析。
【关键词】大体积混凝土；温度应力；温度裂缝；裂缝控制
近几年来，全国各地工程规模日趋扩大，结构形式日益复杂，工业与民用建筑中对大体积混凝土需求越来越多。大体积混凝土施工的工艺要求很高，在施工过程中，如何控制大体积混凝土的温度裂缝就是施工工艺的关键点，也是大体积混凝土施工的难点。尽管在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍时有出现。混凝土中裂缝的出现严重影响到混凝土结构的整体性和耐久性，从而影响到混凝土结构的使用功能及安全性能。因此在大体积混凝土施工过程中，温度应力及温度的控制十分重要。
1.温度裂缝产生的原因分析
建筑工程中的大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致大体积混凝土产生裂缝的主要原因。
表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成了温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的：通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上，都属有害裂缝。因此，控制大体积混凝土裂缝必须从两方面入手。一方面，提高混凝土的抗拉强度，使其足够大，大到各种因素引起的开裂应小于它，另一方面，控制温度应力，使其尽可能小，永远小于混凝土的抗拉强度。
2.温度裂缝控制措施
为了有效地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、改善约束条件等方面全面考虑，结合实际采取相应措施。
2.1材料控制
2.1.1水泥
使用水化热较低的水泥以及尽量降低单位水泥用量；水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，普通混凝土内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3—7天。
2.1.2掺合料和外加剂
在混凝土中掺入水泥用量0.25%的减水剂，可同时减少10%的水泥用量，从而降低水化热的产生；在混凝土中掺入粉煤灰，不仅可代替水泥用量，而且可大大改善混凝土的可泵性和工作性，从而降低水化热的产生；在混凝土中掺入膨胀剂，混凝土在硬化过程中产生体积膨胀，可以部分或全部补偿硬化过程中冷缩和干缩，减免混凝土的开裂。
2.1.3粗细骨料
在钢筋间距和泵车输送管的允许下，尽量选用粒径大的骨料，一般中、粗砂比使用细砂每平方米混凝土减少用水量20-25Kg左右，水泥相应也减少28～35Kg,从而降低混凝土的干缩。
2.1.4石子级配
石子级配对节约水泥及保证具有良好的和易性关系很大，大体积混凝土宜采用连续级配。
2.1.5水
水源对大体积混凝土的影响主要是在搅拌温度控制上，大体积混凝土搅拌时必要时采用冰水混合搅拌，以降低混凝土入模温度。
2．2施工控制
2.2.1加强商品混凝土运输过程控制
要求混凝土生产厂家每车出厂时出据混凝土标号、坍落度、出厂时间、数量和到达地点的发料单据。抵达现场后，派专人按程序验收，填写到达时间、混凝土坍落度、目前混凝土有无异常等情况。监理人员不定期进行抽检，如混凝土出现离析，必须进行次搅拌。
2.2.2制定混凝土浇注方案
大体积混凝土浇注常采用的方法有以下几种：全面分层：即在第一层全面浇筑完毕后，再回头浇筑第二层。这种方案适用于结构的平面尺寸不宜太大，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；分段分层：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。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；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。
2.2.3加强振捣，确保混凝土的密实
为确保混凝土的均匀和密实，提高混凝土的抗压强度，要求操作人员加强混凝土的振捣，插点均匀排列，按顺序振实不得遗漏，振捣期间距宜取300mm，时间15-30秒为宜，不宜过振，以表面呈现浮浆，平整和不在沉落为准，为了能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，尚须进行二次振捣以提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落丽出现的裂缝，增加混凝土的密实度，使混凝土的抗压强度提高，从而提高混凝土的抗裂性，一般间隔20-30分钟进行二次复振，或者是在混凝土经振捣后尚能恢复塑性状态的时间。
2.2.4泌水处理与表面处理
由于大体积混凝土浇筑时泌水较多，上涌的泌水和浮浆顺混凝土斜面下流到坑底，再到集水井，然后通过集水井内的潜水泵捧除基坑外；待混凝土浇至标高时，由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚，要求施工方用木蟹抹平，防止表面微小裂缝产生，在初凝前再用铁搓板压光，这样有效的控制混凝土表面龟裂，增加防水抗裂效果。
2.2.5混凝土温度控制
为了降低混凝土的总温，减少内外温差，控制混凝土出机温度和浇筑温度是一个很重要的措施，对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度，砂次之，水泥的影响较小。因此，具体施工中可采取加冰拌和，砂石料遮阳覆盖，送管道用草袋包裹洒水降温等技术措施。预埋水管，是降低混凝土浇注温度的有效措施。冷却水管大多采用直径为25mm的薄壁钢管，按照中心距1.5～3.0m交错排列，水管上下间距一般也为1.5～3.0，并通过立管相连接。
大体积混凝土的养护，可根据工程的具体情况，采用薄膜加草袋或蓄水的养护方法。在控制内外温差的前提下，应尽可能推迟保温层开始覆盖的时间。大体积混凝土保温保湿养护中，应对混凝土的内表温度，顶面及底面温度，室外温度进行监测，根据监测结果对养护措施作出相应的调整，确保温控指标的要求。温度测定可采用在每个测温点上埋设测温片。
3.结语
以上对大体积混凝土的施工温度裂缝的产生及控制进行了理论和实践上的初步探讨，总之，大体积混凝土温度裂缝问题是可以通过规范施工得到控制的，在施工过程中，必须严把质量关，各个环节严格按照相关的要求进行操作，同时在施工实践中要善于总结经验，不断更新施工工艺，不断提高施工技术水平，结合多种预防处理措施，大体积混凝土的温度裂缝是完全可以避免的。
【关键词】大体积混凝土；温度应力；温度裂缝；裂缝控制
近几年来，全国各地工程规模日趋扩大，结构形式日益复杂，工业与民用建筑中对大体积混凝土需求越来越多。大体积混凝土施工的工艺要求很高，在施工过程中，如何控制大体积混凝土的温度裂缝就是施工工艺的关键点，也是大体积混凝土施工的难点。尽管在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍时有出现。混凝土中裂缝的出现严重影响到混凝土结构的整体性和耐久性，从而影响到混凝土结构的使用功能及安全性能。因此在大体积混凝土施工过程中，温度应力及温度的控制十分重要。
1.温度裂缝产生的原因分析
建筑工程中的大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致大体积混凝土产生裂缝的主要原因。
表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成了温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的：通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上，都属有害裂缝。因此，控制大体积混凝土裂缝必须从两方面入手。一方面，提高混凝土的抗拉强度，使其足够大，大到各种因素引起的开裂应小于它，另一方面，控制温度应力，使其尽可能小，永远小于混凝土的抗拉强度。
2.温度裂缝控制措施
为了有效地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、改善约束条件等方面全面考虑，结合实际采取相应措施。
2.1材料控制
2.1.1水泥
使用水化热较低的水泥以及尽量降低单位水泥用量；水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，普通混凝土内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3—7天。
2.1.2掺合料和外加剂
在混凝土中掺入水泥用量0.25%的减水剂，可同时减少10%的水泥用量，从而降低水化热的产生；在混凝土中掺入粉煤灰，不仅可代替水泥用量，而且可大大改善混凝土的可泵性和工作性，从而降低水化热的产生；在混凝土中掺入膨胀剂，混凝土在硬化过程中产生体积膨胀，可以部分或全部补偿硬化过程中冷缩和干缩，减免混凝土的开裂。
2.1.3粗细骨料
在钢筋间距和泵车输送管的允许下，尽量选用粒径大的骨料，一般中、粗砂比使用细砂每平方米混凝土减少用水量20-25Kg左右，水泥相应也减少28～35Kg,从而降低混凝土的干缩。
2.1.4石子级配
石子级配对节约水泥及保证具有良好的和易性关系很大，大体积混凝土宜采用连续级配。
2.1.5水
水源对大体积混凝土的影响主要是在搅拌温度控制上，大体积混凝土搅拌时必要时采用冰水混合搅拌，以降低混凝土入模温度。
2．2施工控制
2.2.1加强商品混凝土运输过程控制
要求混凝土生产厂家每车出厂时出据混凝土标号、坍落度、出厂时间、数量和到达地点的发料单据。抵达现场后，派专人按程序验收，填写到达时间、混凝土坍落度、目前混凝土有无异常等情况。监理人员不定期进行抽检，如混凝土出现离析，必须进行次搅拌。
2.2.2制定混凝土浇注方案
大体积混凝土浇注常采用的方法有以下几种：全面分层：即在第一层全面浇筑完毕后，再回头浇筑第二层。这种方案适用于结构的平面尺寸不宜太大，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；分段分层：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。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；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。
2.2.3加强振捣，确保混凝土的密实
为确保混凝土的均匀和密实，提高混凝土的抗压强度，要求操作人员加强混凝土的振捣，插点均匀排列，按顺序振实不得遗漏，振捣期间距宜取300mm，时间15-30秒为宜，不宜过振，以表面呈现浮浆，平整和不在沉落为准，为了能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，尚须进行二次振捣以提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落丽出现的裂缝，增加混凝土的密实度，使混凝土的抗压强度提高，从而提高混凝土的抗裂性，一般间隔20-30分钟进行二次复振，或者是在混凝土经振捣后尚能恢复塑性状态的时间。
2.2.4泌水处理与表面处理
由于大体积混凝土浇筑时泌水较多，上涌的泌水和浮浆顺混凝土斜面下流到坑底，再到集水井，然后通过集水井内的潜水泵捧除基坑外；待混凝土浇至标高时，由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚，要求施工方用木蟹抹平，防止表面微小裂缝产生，在初凝前再用铁搓板压光，这样有效的控制混凝土表面龟裂，增加防水抗裂效果。
2.2.5混凝土温度控制
为了降低混凝土的总温，减少内外温差，控制混凝土出机温度和浇筑温度是一个很重要的措施，对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度，砂次之，水泥的影响较小。因此，具体施工中可采取加冰拌和，砂石料遮阳覆盖，送管道用草袋包裹洒水降温等技术措施。预埋水管，是降低混凝土浇注温度的有效措施。冷却水管大多采用直径为25mm的薄壁钢管，按照中心距1.5～3.0m交错排列，水管上下间距一般也为1.5～3.0，并通过立管相连接。
大体积混凝土的养护，可根据工程的具体情况，采用薄膜加草袋或蓄水的养护方法。在控制内外温差的前提下，应尽可能推迟保温层开始覆盖的时间。大体积混凝土保温保湿养护中，应对混凝土的内表温度，顶面及底面温度，室外温度进行监测，根据监测结果对养护措施作出相应的调整，确保温控指标的要求。温度测定可采用在每个测温点上埋设测温片。
3.结语
以上对大体积混凝土的施工温度裂缝的产生及控制进行了理论和实践上的初步探讨，总之，大体积混凝土温度裂缝问题是可以通过规范施工得到控制的，在施工过程中，必须严把质量关，各个环节严格按照相关的要求进行操作，同时在施工实践中要善于总结经验，不断更新施工工艺，不断提高施工技术水平，结合多种预防处理措施，大体积混凝土的温度裂缝是完全可以避免的。