【2017年整理】浅谈水泥混凝土的施工温度监测与裂缝控制

1、1浅谈水泥混凝土的施工温度监测与裂缝控制摘要：本文简要介绍了水泥混凝土结构施工过程中裂缝形成的原因，指出温度是导致混凝土裂缝出现的主要原因之一，并提出了混凝土结构裂缝控制的措施，包括提高混凝土抗裂性能和控制温度应力，最后，以湖北省某高速公路为例，分析了高速公路水泥混凝土路面施工过程中温度的监测和裂缝控制的具体措施与操作实施，为今后同类工程的设计与施工提供借鉴。关键词：水泥混凝土裂缝控制温度应力 1、绪论混凝土结构在现代工程建设中有着广泛的应用，比如工业建筑中的大型设备基础、大型构筑物的基础、高层、超高层和特殊功能建筑的箱型基础、有较高承载力的桩基厚大承台等都是体积较大的钢筋混凝土结构，水泥混凝土已大量地应用于工业与民用建筑之中。水泥混凝土路面的裂缝是一个带普遍性的技术问题。混凝土是多种材料组合的人造石材，根据唯象理论，混凝土可看作是均匀连续的各向同性的均质弹性体。混凝土虽然具有抗压强度高与耐久性良好等特性，但也存在着抗拉强度低，受拉时变形能力小，容易开裂等缺点。在水泥混凝土路面施工中，最常见的质量问题就是混凝土出现裂缝。裂缝是固体材料中的某种不连续现象，在学术属于结构材料强度理论范畴。

2、科学研究的不断深入，近代混凝土的研究从2宏观逐渐向亚微观和微观过渡，对混凝土内部结构进行探索，考虑了混凝土是一种由不同材料组成的非均质体，内部存在着固、液、气体。当温度和湿度变化，而且在外荷载作用下，混凝土内部产生了复杂的物理现象，引起内部产生初始应力、初始微裂、内部扩散、及质量转移等随时间变化的现象，从而具体补充了唯象理论所不能解释的现象。如相同材料组分在不同施工条件及养护工艺条件下抗裂程度可差数倍之多，以及为何内部微裂会显著影响混凝土宏观强度。因此而提出了混凝土微观裂缝与宏观裂缝的理论。混凝上裂缝的主要原因不外乎有以下三种:由外荷载的直接应力，即按常规计算的主要应力引起的裂缝；由外荷载作用，结构次应力引起的裂缝；由变化引起的裂缝，即混凝土结构由温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素而引起的开裂。2、水泥混凝土结构裂缝形成的原因分析水泥水化过程是混凝土路面中的主要温度因素，水泥在水化过程中要发出一定的热量。而水泥混凝土路面一般断面较厚，水泥发出的热量聚集在结构物内部不易散失。通过实测，水泥水化热引起的温升，在水利工程中一般为 15-25，而在建筑工程中一般为 20-30，甚至更高。水泥水

3、化热引起的绝热温升，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种(主要是水化热值)有关，并随混凝土的龄期(时间)按指数关系增长，一般在 10d-12d 接近于最终绝热温升(视气温变化而异)。但由于结构物有一个自然散热条件，实际上混凝土内3部的最高温度，多数发生在混凝土浇筑后的最初 3d-5d。外界气温变化的影响也不可忽视，水泥混凝土路面在施工阶段，外界气温的变化影响是显而易见的。因为外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；而如果外界温度下降，又增加混凝土的降温幅度，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对水泥混凝土路面是极为不利的。混凝土内部的温度是水化热的绝热温度、浇注温度和结构物的散热温降等各种温度的叠加，而温度应力则是由温差所引起的温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，水泥混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达 60-65，并且有较大的延续时间(与结构尺寸和浇筑的块体厚度有关)。在这种情况下，研究合理的温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的过大温度应力，就显得更为重要。3、控制水泥混凝土路面裂缝的方法分析 3.1 提高混凝土抗裂性能提高

4、混凝土抗裂性能一般常用以下方法：3.1.1掺膨胀剂在混凝土中掺入膨胀剂，水泥混凝土路面在硬化过程中产生体积膨胀，这部分膨胀可以部分或全部补偿硬化过程中冷缩和干缩，减少或避免混凝土的开裂。现在膨胀剂有UEA 膨胀剂 ，FH 复合膨胀剂，FN-M 明矾石膨胀剂；PG 硫铝酸盐型膨胀剂等等。其中 UEA 膨胀剂应用较多，在混凝上中掺入 10%一 12%，其限制膨胀率 0.02%-0.04%,可在钢筋中建立 0.2-0.7MPa 预压力，从而抵消混凝土在硬化过程中产生的4全部或大部分拉应力。3.1.2 掺增强材料在混凝土中掺入增强材料，可以提高混凝土的抗拉强度，如在混凝土中掺入有机纤维（天然有机纤维、有机合成纤维)、无机纤维(石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维)、金属纤维(钢纤维、不锈钢纤维、非晶态金属纤维)，可明显提高水泥混凝土路面的抗拉强度。3.1.3 配温度筋研究人员认为，合理配筋可以提高混凝土的抗拉强度，而且当钢筋的直径较细，间距较密时，对提高混凝土的抗裂效果较好。如分布钢筋的间距在 1OOmm 以下时，混凝土的裂缝宽度可限制在 0.05mm 以下。对大体积的基础工程，中间配筋少，增加一些温度

5、筋，可提高抗裂性。3.1.4 提高混凝土的强度混凝土的强度等级提高，其抗拉强度也相应提高，增强了抗裂度，可以通过优选水泥及配合比，减小水灰比，采用合理的施工工艺，提高混凝土的强度。3.2 控制温度应力 3.2.1 降低混凝土的绝热温度 3.2.1.1 减少水泥用量水泥水化放热是混凝土升温的内热源，降低水泥用量，就减少了水化热。一般方法有:减小坍落度，掺大块石，减小砂率，使用减水剂，缓凝剂，掺混合材(如粉煤灰)，采用先进的搅拌工艺。3.2.1.2 使用低热水泥选用水化热低的水泥，优先选用大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥，减少水化热引起的绝热温升。3.2.1.3 降低浇注温度浇筑温度低可以降低最高温升。尽量避免炎热的5夏季施工，不宜中午浇筑，对原材料一实行预冷却等，尽可能降低浇筑温度。3.2.1.4 降低当量温差当量温差是由于干缩引起的，应减小干缩率。影响干缩率的主要因素有骨料、养护条件、水灰比、掺合料等。3.2.1.5 强制降温在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部的最高温度。3.2.2 减少约束 3.2.2.1 减少外部约束水泥混凝土结构一般是厚

6、实体重的整浇结构物，地基对其约束十分明显，这是引起约束收缩，产生裂缝的一个主要因素。减小地基约束的方法是设置滑动层，即在块体与地基之间设置砂垫层或沥青油毡层，允许块体自由变形，避免开裂，合理分块，缩小约束范围，减轻约束作用，使收缩自由。分块的方法有设伸缩缝，施工缝，后浇带。3.2.2.2 减少内部约束内部约束主要是内外温差过大造成的，解决的方法是加强保温养护，控制内外温差、降温速率，保证湿度。保温法有覆盖法，暖棚法，蓄水法。覆盖法就是在混凝土浇筑完毕，用保温材料(如油布，锯末，草袋，塑料布等)覆盖在混凝土路面上面；暖棚法是在块体上面搭设大棚，通过人工加热使棚内空气满足温控条件。蓄水法是在混凝土终凝后，在块体表面蓄一定高度的水，利用水的导热系数低，达到隔热保温效果。综上所述，控制水泥混凝土路面裂缝的方法很多，而且各种方法之间是相互关联，相互制约的。4 结束语水泥混凝土结构在现6代建筑工程中得到了广泛的应用，其裂缝的控制受到施工过程中诸多因素的影响，温度是除了加强温度监测，控制温度应力外，还应对施工进行严密的组织，严格管理，以保证工程质量。参考文献：1唐春安等，混凝土损伤与断裂，科学出版社，20062李建峰等，钢筋混凝土剪力墙裂缝分析与调查，长安大学学报，2003 年，第 2 期.3刘长河等，大体积混凝土施工温度场及温度应力研究，低温建筑技术，2005 年，第 1 期.4冯永，超长大面积混凝土裂缝控制技术，施工技术，2002年，第 4 期.

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