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1、大体积混凝土中裂缝产生原因及控制方法摘 要 基于新建大桥、船闸项目中大体积混凝土广泛应用以及其具有的脆性材料以及浇筑后水化热导致温度急剧上升等特点，致使预防裂缝产生的意义至关重要，这不仅对工程耐久性能造成不利影响，也对结构整体安全性存在巨大的考验。大体积混凝土结构物中的温度裂缝是不可避免的，重要的是采用合理的措施来防治和控制裂缝的发展.防止大体积混凝土出现温度裂缝应从两方面出发:从控制温度、改善约束,即从减小温度应力着手;可能设法提高混凝土抗裂能力，改善混凝土自身性能。可以肯定的是大体积混凝土结构温度裂缝的控制不能单靠某一项措施,必须结合现场实际,统筹全面考虑，合理采用方法。关键词 混凝土 温
2、度应力 裂缝 控制方法 原材料 一、裂缝的产生及温度应力分析混凝土中产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理,原材料不合格（如碱骨料反应)，模板变形,基础不均匀沉降等。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变能力时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿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。混凝土是一
3、种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.61。0）104， 长期加荷时的极限拉伸变形也只有（1.22。0）104。由于原材料不均匀，水灰比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力.在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力.但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力
4、可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束为第一个阶段,该段时间内水泥放出大量的水化热、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；自水泥放热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;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迭加。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
5、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。二、裂缝控制方法(一)、控制温度严格控制混凝土温度是防止裂缝的重要措施。对此，施工中可从以下几方面着手：1. 采用改善骨料级配，用干硬性混凝土,掺混合料，加引气剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；2. 拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;3. 热天浇筑混凝
6、土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热；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筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。（二）、早期养护混凝土的早期养护,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。从温度应力观点出发，保温应达到下述要求:1. 防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝；2. 防止混凝土超冷,应该尽量设法使混凝土的施工期最低温
7、度不低于混凝土使用期的稳定温度；3. 防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。适宜的温、湿度条件是相互关联的，混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上讲，新浇筑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,从而推迟或阻碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响.因此混凝土浇筑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。预防措施可加强混凝土早期养护,浇灌完的混凝土要及时养护,防止干缩，冬季施工期间要及时覆盖养护,防止冷缩裂缝产生;大体积现浇混凝土施工应设计合理浇筑方案，避免出现施工缝；加强施工管理，结合实际条件,采取有效措施,确保
8、混凝土的配合比、坍落度等符合规定的要求并严格控制外加剂的使用，与此同时应避免混凝土早期受到冲击.当裂缝较细,数量不多时,可将裂缝用水冲洗后,用水泥浆抹补;如裂缝开裂较大较深时,应沿裂缝凿去薄弱部分,并用水冲洗干净，用1：2.5水泥砂浆抹补。（三）、选择混凝土原材料、优化配合比选择混凝土原材料、优化配合比的目的是事混凝土具有较大的抗裂能力，具体来说就是要求混凝土的绝热升温较小、抗拉强度较大、极限拉伸变形能力较大热胀系数较小。细分到各料的选择，主要表现在：1. 选择水泥内部混凝土主要考虑抗裂性能好、兼顾低热高强两方面的要求，一般采用低热矿渣水泥，中热硅酸盐水泥或硅酸盐水泥中渗入一定量的粉煤灰。至于
9、外部混凝土，除了抗裂性能外，还要求抗冻融性、耐磨性及强度较高，因此，一般采用标号较高的中热硅酸盐水泥；2. 混合材料渗入混合材料的主要目的在于降低混凝土的绝热升温、提高抗裂能力;3. 外加剂外加剂有减水剂、缓凝剂、早强剂等。减水剂是最常用最重要的外加剂，它具有减水和增塑作用,在保持混凝土坍落度及强度不变的条件下，可减少用水量,节约水泥、降低绝热升温.混凝土在收缩时受到约束产生拉应力,当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生.减水剂可有效的提高的混凝土抗拉强度,大幅提高混凝土的抗裂性能；4. 优化配合比在保证强度及流动性能的前提下，尽量节约水泥，降低混凝土绝热升温。（四） 组织控制措施1. 对现
10、场监理机构的组织管理落实监理目标控制的组织机构和人员，明确各级目标控制人员任务和职能分工、权利和责任,不断完善目标控制的工作流程,并对进场材料设备、施工工艺、方法、施工环境、施工图纸等关键环节控制,从组织管理上予以保证。2. 对施工单位的组织管理在工程开工前,监理工程师要审查施工单位的施工现场质量管理,是否有施工技术标准,是否有健全的质量管理体系、施工质量检验制度和综合施工质量水平评定考核制度,仔细审查施工组织设计及施工方案等，当各项指标均满足要求时,方可签署开工报告。在现浇混凝土梁板施工前，监理方应组织召开由施工单位技术负责人、质检员及各有关施工队负责人参加的会议,加强质量意识，将质量控制目
11、标落实到位,明确各施工工序必须执行“三检”制,且有公司质检部门专职质检员签字验收，然后经监理人员验收、签字认定，方可进入下道工序施工.（五）技术控制措施 监理的技术控制措施对解决建设工程实施过程中的技术问题是不可缺少的。以下是现浇梁板裂缝控制技术措施的几个控制要点:1. 做好图纸会审和技术交底工作，对可能出现开裂的部位,建议设计单位采取必要的处理措施，以确保其不成为开裂的主要原因。如超长结构、结构变形集中处、受温度影响很大的部位等建议采取设置后浇带、掺外加剂、调整配筋等方法。2. 审核施工方案的合理性，对不合理的施工方案实施否决权。如对未考虑模板的数量是否满足混凝土养生期的施工方案予以否决。3
12、. 审核施工进度计划,正确处理好质量和工期关系,在保证质量的前提下制定合理工期,避免因盲目追求工期目标而造成结构质量隐患。4、加强原材料的质量控制,建立原材料进场登记、检验制度，未经监理工程师检验合格的材料不允许使用于工程中.5、对混凝土浇捣施工过程实行全过程旁站监理，督促施工人员严格按施工操作规范、施工方案进行施工，及时发现并纠正混凝土施工操作中过振和漏振等现象,严格控制混凝土的配合比、水灰比和水泥用量,检查砂、石子的级配，减小孔隙率和砂率，以减少混凝土收缩量，提高混凝土拉裂强度;加强混凝土坍落度的检查，要求施工方必须在规定的坍落度条件下施工,严禁为施工方便，在混凝土浇捣现场任意加水,以防止
13、混凝土离析过大影响强度；严禁在恶劣的气候下进行混凝土浇捣施工.6、严格把好隐蔽工程检查验收关,对混凝土承重模板及支架的设计合理性、刚度、强度和稳定性进行检查,以防止当混凝土强度尚未达到一定值时,由于模板支架变形过大,使混凝土超值挠曲引起裂缝；检查钢筋的品种、规格、数量是否符合图纸及规范要求，同时检查钢筋定位、保护层厚度、钢筋间距是否符合要求，发现质量隐患及时向施工单位提出整改，直至合格为止;在混凝土浇捣时督促施工队设专人看护钢筋，及时纠正以防变形.7、混凝土浇捣完毕,表面刮抹应限制到最小程度，当施工产生泌水现象时,不宜在混凝土表面撒干水泥刮抹,最好在混凝土终凝前用进行两次压抹处理，以提高混凝土表面的抗裂能力.混凝土浇捣完毕,要对表面进行覆盖或浇水养护,时间为714天,防止强风及烈日曝晒。在混凝土强度达到1。2N/mm2前，严禁踩踏、安装模板或支架及堆放荷载。8、严格控制混凝土模板或支架拆除时间。根据工期需要督促施工方配备足够数量的模板或支架，保证按规范要求进行拆模，杜绝过早拆模,引起结构裂缝。9、加强沉降观测，认真作好监理的日常巡视检查,发现问题及时上报处理,并跟踪检查，确保处理效果的可靠性。参考资料：1。大体积混凝土温度应力与温度控制 2。公路桥涵施工规范文中如有不足，请您指教！ /
