溫度裂縫論文：混凝土溫度裂縫管控路徑探究

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本文作者：施惠祥、劉慧 單位：江蘇省大豐市水利建筑工程有限公司、江蘇省大豐市水利規(guī)劃辦公室

在大體積的混凝土受到高溫之后，遇到開裂的主要問題就是地下室容易滲水。地下室滲水的問題不太容易解決。總是給使用者帶來很大問題，會(huì)使得室內(nèi)潮濕霉腐等。在修補(bǔ)裂縫這項(xiàng)工作上，花費(fèi)總是很大，而且工期比較長(zhǎng)，使用者往往難以承受長(zhǎng)期的不便。各種裂縫都有可能會(huì)引起剛度的降低，尤其是在基礎(chǔ)部分方面，很有可能會(huì)影響建筑物的安全穩(wěn)定。混凝土對(duì)于高溫的適應(yīng)能力并不高。因此需要混凝土能夠有著更多的適應(yīng)能力，對(duì)于建筑物的穩(wěn)定有著不容忽視的作用。因?yàn)橐坏┬纬闪芽p，長(zhǎng)期下去就會(huì)存在安全隱患。設(shè)計(jì)的分布狀態(tài)也會(huì)因此改變。能夠使局部或者整體結(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)的改變。我們必須要注意底結(jié)構(gòu)的承載能力，保證安全。在裂縫出現(xiàn)之后，往往會(huì)影響混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得其他的輔助建材如鋼筋水泥等的強(qiáng)度降低，影響整體的結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)。這樣，混凝土的耐用性就會(huì)大大降低。不論是對(duì)于結(jié)構(gòu)的使用壽命還是長(zhǎng)期的耐用程度都有著很不利的影響。所以，要在施工過程中進(jìn)行溫度的控制，采取溫度的適當(dāng)改變和計(jì)量，減少裂縫產(chǎn)生，這樣能夠保證工程質(zhì)量的安全和安穩(wěn)，為長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮。

混凝土的溫度裂縫形成以及研究

在過去，對(duì)于大體積的混凝凝土形成的概念很多人都沒有專業(yè)的認(rèn)識(shí)。所以要想辦法防止混凝土開裂的情況，就要采取相應(yīng)的溫度控制。在國(guó)際上，工程中都經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)有混凝土開裂的情況，嚴(yán)重情況不一，但是都會(huì)非常影響工程。如果得不到補(bǔ)救措施，會(huì)帶來很多的麻煩，并且還會(huì)影響工程的質(zhì)量。現(xiàn)在的建筑物設(shè)計(jì)越發(fā)高大精美。因此負(fù)荷也就越來越大。在各個(gè)層次上，社會(huì)的各個(gè)方面如交通、工程、建筑等都是用鋼筋混凝土。有些工程，特別是高層建筑中，經(jīng)常會(huì)使用筏板作為基礎(chǔ)。這樣的話，一點(diǎn)出現(xiàn)裂縫就會(huì)引起建筑物的非正常使用，導(dǎo)致滲水甚至更大的隱患，而地下水中的雜質(zhì)也會(huì)漸漸滲入影響材質(zhì)的剛度，會(huì)使得筏板的承受力一再降低。曾有某高層的建筑連續(xù)出現(xiàn)貫穿性的大裂縫。地下室滲水，重新澆筑則會(huì)費(fèi)很大的功夫，時(shí)間上會(huì)耽誤很久，并且要耗費(fèi)更多的材料。對(duì)于混凝土的重新澆灌有著格外嚴(yán)格的要求。各種建筑的規(guī)格都非常龐大，特別是高墩的橋梁尺寸更是要求更高。所以施工中的裂縫問題就要被注意?；A(chǔ)的部位一定不能出現(xiàn)任何的裂縫?；A(chǔ)的部位一旦出現(xiàn)很多的裂痕，就會(huì)影響到日后的安全使用，橋梁的安全存在著很大的未知數(shù)，所以這就可能會(huì)引起財(cái)產(chǎn)和生命的損失。

在實(shí)際的使用中，結(jié)構(gòu)物體可能會(huì)成受到外力的各種荷載。在承載不了荷載時(shí)，就有裂縫出現(xiàn)的可能了。所以應(yīng)對(duì)荷載的能力和溫度的相關(guān)改變等原因都可能會(huì)造成混凝土的裂縫情況。體積混凝土的常見問題主要是質(zhì)量問題，內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫是非常復(fù)雜的。也是綜合性的?；炷翉臐仓酵度胧褂弥g可能會(huì)有很多原因引起裂縫。也就是說，可能是水泥的過熱引起的。水泥的使用面積往往有混凝土工程的大小來決定的。面積越大則適用的量就越多。混凝土在澆筑的過程之中，水泥放出大量的熱。這就能夠造成混凝土的溫度升高，體積大則散熱的情況比較小些、聚集的內(nèi)部熱量不容易散發(fā)出來。在升高溫度的階段，混凝土的內(nèi)部溫度相對(duì)來說更高一些，所以，根據(jù)熱脹冷縮我們可以看出內(nèi)部中心的膨脹要快于表面。中心在約束膨脹，表面之間的點(diǎn)子則相互凝結(jié)。但是表面的拉力如果超過了極限，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。水泥不斷散熱的過程中熱量都是不斷向外散發(fā)的。體積隨著溫度在慢慢脹大或者收縮?；炷恋谋砻婧椭行氖谴嬖谥鴾囟炔畹?，因此，就算升溫時(shí)是同步的，但是依然會(huì)出現(xiàn)裂縫。這種情況就是升降溫對(duì)于混凝土的影響?，F(xiàn)在的降溫收縮中，如果拉力比較大，就會(huì)引起下一次膨脹時(shí)的拉力，容易造成裂縫。

大體積混凝土溫度裂縫的控制措施

前面我們討論了很多關(guān)于混凝土裂縫的問題，包括裂縫的現(xiàn)狀以及各種出現(xiàn)的原因。筆者認(rèn)為，根據(jù)原因來采取一定的控制是完全可能的。所以很多的工程之中都能夠給與混凝土一定的散熱時(shí)間。有的是幾天，有的是幾個(gè)月?；炷劣捎跍囟鹊淖兓?，拉應(yīng)力增長(zhǎng)速度是比較緩慢的。但是混凝土在硬化方面是比較容易的。

設(shè)計(jì)控制措施。（1）盡可能選用強(qiáng)度等級(jí)低的混凝土將后期的強(qiáng)度充分利用整合，在高層建筑不斷出現(xiàn)的當(dāng)下，混凝土的強(qiáng)度也就被要求更高。出現(xiàn)C40-C50等高強(qiáng)混凝土，設(shè)計(jì)強(qiáng)度過高，使用水泥的量是非常大的，而且建設(shè)工期十分冗長(zhǎng)緩慢?；炷恋脑琮g期，荷載遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)荷載值，可以利用混凝土的60d或god后期強(qiáng)度，這樣可以減少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土澆筑塊體的溫度升高（2）進(jìn)行結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力分析和設(shè)計(jì)應(yīng)該在設(shè)計(jì)的時(shí)候充分考慮各方面的協(xié)調(diào)作用，比如溫度應(yīng)力的分析情況。將溫差最大的位置確定下來，對(duì)溫度應(yīng)力和收縮力進(jìn)行驗(yàn)算，這也是充分的證據(jù)，能夠作為參考的理論，同時(shí)為合理進(jìn)行分塊分層澆筑混凝土提供指導(dǎo)。（3）選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和分縫分塊裂縫很多時(shí)候也和結(jié)構(gòu)形式方面有著千絲萬縷的聯(lián)系。大體積混凝土的設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分考慮這種情況所帶來的影響，尤其是寒冷少用薄壁結(jié)構(gòu)，因?yàn)楸”诮Y(jié)構(gòu)很敏感，溫度變化會(huì)影響到它的正常穩(wěn)定。

施工控制措施。再配合比例上要適度，能夠?qū)⒉煌牟牧献顑?yōu)化配置，強(qiáng)度上面則根據(jù)原材料、優(yōu)化混凝土配合來決定。絕熱溫升較小、抗拉強(qiáng)度較大、極限拉伸變形能力較大、線膨脹系數(shù)較小這些都是混凝土的特征，需要合理分配。

監(jiān)測(cè)措施大體積混凝土溫度控制的測(cè)試內(nèi)容

混凝土絕熱溫升的測(cè)試。間接法和直接法是混凝土絕熱溫升的測(cè)試的關(guān)鍵兩種方法。間接法是來計(jì)算混凝土絕熱溫升，用水泥的水化熱、混凝土比熱、水泥用量、混凝土密度。直接法是用混凝土絕熱溫升實(shí)驗(yàn)儀直接測(cè)定混凝土絕熱溫升。直接法測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，但是實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)過程比較復(fù)雜，這種情況一般都是大型的工程才會(huì)用到。其中的一種方法一般就可以滿足正常的要求了。

混凝土澆筑溫度的監(jiān)測(cè)。在混凝土的澆制監(jiān)測(cè)情況下，要注意溫度不能夠過于超標(biāo)，以便控制混凝土澆筑后的溫度升高峰值。同時(shí)也包括對(duì)混凝土攪拌、運(yùn)輸過程中溫度的監(jiān)測(cè)和混凝土原材料溫度的監(jiān)測(cè)。

結(jié)論

本文關(guān)于溫度裂縫和混凝土的關(guān)系研究已經(jīng)得到了相關(guān)的措施和結(jié)論，能夠應(yīng)用于實(shí)踐之中：從混凝土基礎(chǔ)內(nèi)外溫度變化曲線，可以看出所有測(cè)區(qū)溫度變化都有著一致的走向，所以要不斷進(jìn)行維護(hù)才能夠改善降低溫差。從降低大體積混凝土澆筑塊的溫升、降低地基約束、控制混凝土的裂縫、控制混凝土澆筑塊體的溫度及便于大體積混凝土施工的角度出發(fā)，對(duì)于混凝土的要求也就更高，在等級(jí)上以及受熱程度和硬度上都有所新的突破。因此要選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和分縫分塊.大體積混凝土施工中允許設(shè)置水平施工縫，水平施工縫的設(shè)置應(yīng)根據(jù)混凝土澆筑過程中溫度裂縫控制的要求、混凝土澆筑能力和方便結(jié)構(gòu)鋼筋的綁扎等因素確定。