淺談砼的施工和裂縫防治

1、淺談砼的施工和裂縫防治 【摘要】在大體積砼中，溫度應力及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先，在施工中砼常常出現(xiàn)溫度裂縫，影響到結構的整體性和耐久性。其次，在運轉過程中，溫度變化對結構的應力狀態(tài)具有顯著的不容忽視的影響。我們遇到的主要是施工中的溫度裂縫，因此本文僅對施工中砼裂縫的成因和處理措施做一探討。 【關鍵詞】砼、施工、裂縫防治 1 裂縫的原因 砼中產生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，砼的脆性和不均勻性，以及結構不合理，原材料不合格（如堿骨料反應），模板變形，基礎不均勻沉降等。 砼硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，由于

2、受到基礎或老混凝上的約束，又會在砼內部出現(xiàn)拉應力。氣溫的降低也會在砼表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出砼的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫。許多砼的內部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護不周、時干時濕，表面干縮形變受到內部砼的約束，也往往導致裂縫。砼是一種脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1/10左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有（0.61.0）104， 長期加荷時的極限位伸變形也只有（1.22.0）104.由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊砼中其抗拉強度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋砼中，拉應

3、力主要是由鋼筋承擔，砼只是承受壓應力。在素砼內或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結構內出現(xiàn)了拉應力，則須依靠砼自身承擔。一般設計中均要求不出現(xiàn)拉應力或者只出現(xiàn)很小的拉應力。但是在施工中砼由最高溫度冷卻到運轉時期的穩(wěn)定溫度，往往在砼內部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力，因此掌握溫度應力的變化規(guī)律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。 2 溫度應力的分析 根據(jù)溫度應力的形成過程可分為以下三個階段： （1）早期：自澆筑砼開始至水泥放熱基本結束，一般約30天。這個階段的兩個特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時期在砼內形成殘余應力。

4、 （2）中期：自水泥放熱作用基本結束時起至砼冷卻到穩(wěn)定溫度時止，這個時期中，溫度應力主要是由于砼的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應力與早期形成的殘余應力相疊加，在此期間混凝上的彈性模量變化不大。 （3）晚期：砼完全冷卻以后的運轉時期。溫度應力主要是外界氣溫變化所引起，這些應力與前兩種的殘余應力相迭加。 根據(jù)溫度應力引起的原因可分為兩類： （1）自生應力：邊界上沒有任何約束或完全靜止的結構，如果內部溫度是非線性分布的，由于結構本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應力。例如，橋梁墩身，結構尺寸相對較大，砼冷卻時表面溫度低，內部溫度高，在表面出現(xiàn)拉應力，在中間出現(xiàn)壓應力。 （2）約束應力：結構的全部或部分邊界受

5、到外界的約束，不能自由變形而引起的應力。如箱梁頂板砼和護欄砼。 這兩種溫度應力往往和砼的干縮所引起的應力共同作用。 3 溫度的控制和防止裂縫的措施 為了防止裂縫，減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。 控制溫度的措施如下： （1）采用改善骨料級配，用干硬性砼，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少砼中的水泥用量； （2）拌合砼時加水或用水將碎石冷卻以降低砼的澆筑溫度； （3）熱天澆筑砼時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱； （4）在砼中埋設水管，通入冷水降溫； （5）規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免砼表面發(fā)生急劇的溫度梯度； （6）施工中長期暴露的砼澆筑塊表面或薄壁

6、結構，在寒冷季節(jié)采取保溫措施； 改善約束條件的措施是： （1）合理地分縫分塊； （2）避免基礎過大起伏； （3）合理的安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露； 此外，改善砼的性能，提高抗裂能力，加強養(yǎng)護，防止表面干縮，特別是保證砼的質量對防止裂縫是十分重要，應特別注意避免產生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復其結構的整體性是十分困難的，因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。 在砼的施工中，為了提高模板的周轉率，往往要求新澆筑的砼盡早拆模。當砼溫度高于氣溫時應適當考慮拆模時間，以免引起砼表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應力，出現(xiàn)溫度沖擊現(xiàn)象。在砼澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相

7、當大的拉應力，此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應力，與水化熱應力迭加，再加上砼干縮，表面的拉應力達到很大的數(shù)值，就有導致裂縫的危險，但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對于防止砼表面產生過大的拉應力，具有顯著的效果。 為保證砼工程質量，防止開裂，提高砼的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。例如使用減水防裂劑，筆者在實踐中總結出其主要作用為： （1）砼中存在大量毛細孔道，水蒸發(fā)后毛細管中產生毛細管張力，使砼干縮變形。增大毛細孔徑可降低毛細管表面張力，但會使砼強度降低。這個表面張力理論早在六十年代就已被國

8、際上所確認。 （2）水灰比是影響砼收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使砼用水量減少25%。 （3）水泥用量也是砼收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的砼在保持砼強度的條件下可減少15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來補充。 （4）減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少砼泌水，減少沉縮變形。 （5）提高水泥漿與骨料的粘結力，提高的砼抗裂性能。 （6）砼在收縮時受到約束產生拉應力，當拉應力大于砼抗拉強度時裂縫就會產生。減水防裂劑可有效的提高的砼抗拉強度，大幅提高砼的抗裂性能。 （7）摻加外加劑可使砼密實性好，可有效地提高砼的抗碳化性，減少碳化收縮。 （9）摻外加劑砼和易性好，表面易摸平，形成微膜，減少水

9、分蒸發(fā)，減少干燥收縮. 許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們在工程實踐中應多進行這方面的實驗對比和研究，比單純的靠改善外部條件，可能會更加簡捷、經濟。 4 砼的早期養(yǎng)護 實踐證明，砼常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說砼的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。 從溫度應力觀點出發(fā)，保溫應達到下述要求： 1）防止砼內外溫度差及砼表面梯度，防止表面裂縫。 2）防止砼超冷，應該盡量設法使砼的施工期最低溫度不低于砼使用期的穩(wěn)定溫度。 3）防止老砼過冷，以減少新老砼間的約束。 砼的早期養(yǎng)護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果，一方面使砼免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設計的強度和抗裂能力。 5 結束語 以上對砼的施工溫度與裂縫之間的