关于大体积混凝土施工的温度控制的探讨

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　　摘要：本文对大体体积混凝土受温度影响产生裂缝的有关因素进行了探析，并提出控制裂缝产生的建议。
　　
　　
　　关键词：混凝土；温度应力；裂缝；
　　
　　
　　 在大体积混凝土中．混凝土会产生很大的热量，由于温度的变化产生的混凝土的内部应力作用是产生裂缝的主要原因；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。所以，混凝土施工中的温度控制及温度应力控制是避免产生混凝土裂缝的关键，下面对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一探
　　讨。
　　1 裂缝产生的原因
　　 混凝土中产生裂缝有多种原因，主要有：温度和温度变化的影响，混凝土本身的脆性和不均匀性、建造结构的不合理性、原材料不合格（如碱骨料反应），模板的变形、基础产生的不均匀沉降等影响，这里我们只谈温度的影响。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，即会在表面出现裂缝。许多混凝土的内部温度变化很小或变化较慢，但表温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。
　　
　　
　　2 温度应力的分析
　　2.1 根据温度应力的形成过程可分为 3 个阶段
　　
　　（1）早期：自浇注混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约 30 天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。I
　　（2）中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝土的弹性模量变化不大。
　　（3）晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起．这些应力与前两种的残余应力相叠加。
　　
　　2.2 根据温度应力引起的原因可分为两类
　　
　　（1）自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的．由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如．桥梁墩身．结构尺寸相对较大．混凝土冷却时表面温度低，内部温度高．在表面出现拉应力，在中间出现压应力。
　　（2）约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松弛，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响，具体计算这里就不再细述。
　　
　　3 温度的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控制温度和改善约束条件两个方面着手。
　　3.1 控制温度的措施如下
　　（1）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；
　　（2）拌和混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇注温度；
　　（3）热天浇注混凝土时减少浇注厚度．利用浇注层面的浇注温度；
　　（4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；
　　（5）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；
　　（6）施工中长期暴露的混凝土浇注块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。
　　3.2 改善约束条件的措施
　　
　　（1）合理地分缝分块；
　　（2）避免基础过大起伏；
　　（3）合理地安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。
　　3.3 其他施工措施
　　
　　 首先，改善混凝土的性能、提高抗裂能力、加强养护、特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要的，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯空性裂缝的发生为主。
　　 第二，是混凝土的施工中．为了提高模板的周转率，往往要求新浇注的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇注早期拆模，在表面引起很大的拉应力．出现温度冲击现象。在混凝土浇注初期．由于水化热的散发．表面引起相当大的拉应力，此时表面温度亦较气温高．此时拆除模板，表面温度骤降。必然引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力叠加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值．就有导致裂缝的危险。但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫海绵等，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。
　　
　　 第三，为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性。正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一．例如使用减水防裂剂。水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少 25％；水泥用量也是混凝士收缩率的重要因素，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 15％的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充；另外，减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减水沉缩变形，提高水泥浆与骨料的粘结力、提高混凝土抗裂性能。许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究，比单纯的靠改善外部条件．可能会更加简捷、经济。
　　
　　 最后，要重视对混凝土的早期养护，实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是早期的温度梯度造成。因此说是混凝土的早期保温对防止表面裂缝尤其重要。混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩：一方面使水泥水化作用顺利进行。以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。
　　从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或妨碍水泥的水化。表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇注后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。
　　
　　4 结语
　　
　　 以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨，具体施工中还要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。

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