结构混凝土温度裂缝控制措施

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1、引言

我国自20世纪60年代开始研究防止混凝土产生温度裂缝产生的措施,目前已积累了很多成功的经验。工程上常用的防止混凝土裂缝的措施主要有:采用中、低热的水泥品种;降低水泥用量;合理分缝分块;掺加外加料选择适宜的骨料;控制混凝土的出机温度和人模温度;预埋水管、通水冷却、降低混凝土的最高温升;表面保护、保温隔热,不使表面温度散热太快,减少混凝土内外温差;采取防止混凝土裂缝的结构措施等。在结构工程的设计施工中,对于大体积混凝土结构,为防止其产生温度裂缝,除需在施工前进行认真计算外,还要做到在施工过程中采取有效的技术措施,根据我国的施工经验应着重从控制混凝土温升、延缓混凝土降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土极限拉伸值、改善混凝土约束程度、完善构造设计和加强施工中的温度监测等方面采取技术措施。以上这些措施不是孤立的,而是相互联系、相互制约的,施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用,才能收到良好的效果。

2、水泥品种选择和用量控制

大体积混凝土结构引起裂缝的主要原因是:混凝土的导热性能较差,水泥水化热的大量积聚,使混凝土出现早期温升和后期降温现象,因此控制水泥水化热引起的温升,即减小降温温差,对降低温度应力,防止产生温度裂缝能起到釜底抽薪的作用。

(1)选用中热或低热的水泥品种。混凝土升温的热源是水泥水化热,选用中、低热的水泥品种,是控制混凝土温升的最基本方法。如32.5级的矿渣硅酸盐水泥,其3d内的水化热仅为同标号普通硅酸盐水泥的60%。某大型基础试验表明:选用32.5级硅酸盐水泥,比选用32.5级矿渣硅酸盐水泥,3d内水化热平均升温高5—8℃。

(2)充分利用混凝土的后期强度。根据大量的试验资料表明,Im3混凝土的水泥用量,每增减10kg,其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃,因此为控制混凝土温升,降低温度应力,减少温度裂缝,一方面在满足混凝土强度和耐久性的前提下,尽量减少水泥用量,严格控制I m3混凝土水泥用量不超过400kg;另一方面可根据实际承受荷载的情况,对结构的强度和刚度进行复算,并取得设计单位、监理单位和质量检查部门的认可后,这样可使每立方米混凝土的水泥用量减少40—70kg,混凝土的水化热温度相应降低4～7℃,温控指标宜符合下列规定:混凝土入模温度的温升值不宜大于50C;混凝土里表温差不宜大于25℃;混凝土表面与大气温差不宜大于20℃。

3、掺加外加料

在混凝土中掺人一些适宜的外加料,可以使混凝土获得所需要的特性,尤其在泵送混凝土中更为突出。泵送性能良好的混凝土拌合物应具备三种特性:①在输送管壁形成水泥浆或水泥砂浆的润滑层,使混凝土拌合物具有在管道中顺利滑动的流动性;②为了能在各种形状和尺寸的输送管内顺利输送,混凝土拌合物要具备适应输送管形状和尺寸的变化性;为在泵送混凝土施工过程中不产生离析而造成堵塞,拌合物应具备压力变化和位置变动的抗分离性。由于影响泵送混凝土性能的因素很多,如砂石的种类、品质、级配、用量,及混凝土的砂率、坍落度、外掺料等,因此为了满足混凝土具有良好的泵送性,在进行混凝土配合比的设计中,不能用单纯增加单位用水量的方法,这样不仅会增加水泥用量,增大混凝土的收缩,而且还会使水化热升高,更容易引起裂缝。工程实践证明,在施工中单纯增加单位用水量不仅不能优化混凝土的收缩,而且还会使水化热升高,更容易引起裂缝。工程实践还证明,在施工中优化混凝土级配,掺加适宜的外加料,以改善混凝土的特征,是大体积混凝土施工中的一项重要技术措施。混凝土中常用的外加料主要是外掺剂和外掺料。

4、骨料的选择

大体积混凝土砂石料的重量占混凝土总重量的85 010左右,正确选用砂石料对保证混凝土质量、节约水泥用量、降低水化热、降低工程成本是非常重要的。骨料的选用应根据就地取材的原则,首先考虑选用生产成本低、质量优良的天然砂石料。根据国内外对人工砂石料的试验研究和生产实践,证明采用人工骨料也可以做到经济实用。

5、控制混凝土出机温度和浇筑温度加强养护

为了降低大体积混凝土的总温升,减少结构物的内外温差,控制混凝土的出机温度与浇筑温度同样非常重要。大体积混凝土浇筑后,加强表面的保温、保湿养护,对防止混凝土产生裂缝具有重大作用。保湿、保温养护的目的有三个:一是减少混凝土的内外温差,防止出现表面裂缝;二是防止混凝土过冷,避免产生贯穿裂缝,三是延缓混凝土的冷却速度,以减小新老混凝土的上下层约束。总之,在混凝土浇筑之后,尽量以适当的材料加以覆盖,采取保湿和保温措施,不仅可减少升温阶段的内外温差,防止产生表面裂缝,而且可以使水泥顺利水化,提高混凝土的极限拉伸值。防止产生过大的温度应力和温度裂缝。混凝土终凝后,在其表面蓄存一定量的水,采取蓄水养护是一种较好的方法,我国在一些工程中曾经采用,并取得良好效果,这样可以延缓混凝土内部水化热的降温速率,缩小混凝土中心和表面的温度差值,从而可控制混凝土的裂缝开展。

6、减少混凝土收缩并提高混凝土的极限拉伸值

混凝土的收缩和极限拉伸值,除与水泥用量、骨料品种和级配、水灰比、骨料含泥量等有关外,还与施工工艺和施工质量密切相关,因此通过改善混凝土的配合比和施工工艺,可以在一定程度上减少混凝土的收缩和提高混凝土极限拉伸值占,,这对防止产生温度裂缝也可起到一定的作用。大量现场试验证明,对浇筑后的混凝土进行两次振捣,能排除混凝土因泌水而在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分空隙,提高混凝土与钢筋的握裹力,防止因混凝土沉落而出现的裂缝,减小混凝土内部微裂,增加混凝土的密实度,使混凝土的抗压强度提高10%～20%,从而可提高混凝土的抗裂性。混凝土二次振捣的恰当时间是指混凝土振捣后尚能恢复到塑性状态的时间,这是一次振捣

浅谈结构混凝土温度裂缝控制措施

谢英忠1李春武2

（1.吉林省水利水电勘测设计研究院 吉林 长春 130021; 2.吉林省高速公路管理局 吉林 长春 130022）

【摘要】结合工作实践经验,论述了建筑结构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具体措施,

为今后类似工程提供参考资料。

【关键词】结构混凝土 温度裂缝 施工 控制措施

【中图分类号】G25【文献标识码】A【文章编号】1672-7355（2012）08-0189-02

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