通過近幾年來的現場實踐,及查閱相關的技術資料,對混凝土裂縫產生的原因、現場混凝土溫度的控制和預防裂縫的措施進行簡要的闡述。

一、裂縫產生的原因分析

混凝土中產生的裂縫有多種原因,主要是溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,原材料不合格(如堿骨料反映),模板變形,基礎不均勻沉降等?；炷劣不陂g水泥放出大量水熱化熱,內部溫度不段上升,在表面引起拉應力,后期在降溫過程中,由于受到基礎或老混凝上的約束,又會在混凝土內部出現拉應力,當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現裂縫。許多混凝土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生劇烈變化。如養護不周、時干時濕,表面干縮形變受到內部混凝土的約束,也往往導致裂縫?；炷潦且恢写嘈圆牧?拉抗強度是抗壓強度的1/10左右,短期加荷時的極限拉伸變形也只有(0.6~1.0)×104,長期加荷時的極限拉伸變形也只有(1.2~2.0)×104.由于原材料不均勻,水灰比不穩定,及運輸和澆注過程中的離析現象,在同一塊混凝土中其拉強度又是不均勻的,存在著許多抗拉能力很低,易于出現裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中,拉應力只要是由鋼筋來承擔,混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結構出現了拉應力,則須依靠混凝土自身承擔。一般設計中均要求不出現拉應力或者只出現很小的拉應力,但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩定溫度,往往在混凝土內部引起相當大的拉應力,因此掌握溫度應力的變化規律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。

二、溫度應力的分析

溫度應力的形成過程可分為以下三個階段:

(1)早期:自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結束,一般約30天。這個階段有兩個特征,一是水泥放出大量的水化熱,二是混凝土上彈性模量的急劇變化,由于彈性模量的變化,這一時期在混凝土內形成殘余應力。
(2)中期:自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩定溫度時止,這個時期中。溫度應力主要是由于混凝土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,在此期間混凝土上的彈性模量變化不大。
(3)晚期:混凝土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疊加。

根據溫度應力引起的原因可分為兩類:

(1)自生能力: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的溫度應力。例如,橋梁墩身,結構尺寸相對較大,混凝土冷卻時表面的溫度低,內部溫度高,在表面出現拉應力,在中間出現壓應力。
(2)約束能力:結構的全部或部分邊界受到外界的約束,不能自由變形而一起的應力,如箱梁頂板混凝土和護攔混凝土;這兩種溫度應力往往和混凝土上的干縮所引起的應力共同作用;想要根據已知的溫度準確分析出溫度應力的分布、大小是一項比較復雜的工作。在大多數情況下,需要依靠模型試驗或數值計算,混凝土的徐變使溫度應力有相當大的松弛,計算溫度應力時,必須考慮徐變的影響,具有計算這里就不在細述。

三、溫度的控制和防止裂縫的措施

為了防止裂縫,可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手,現場常用的措施如下:

(1)采用改善骨料級配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量。
(2)攪拌混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度。
(3)熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,最好控制在500mm以內,以便于表面散熱;第二層澆筑必須在第一段砼初凝前澆筑完畢。
(4)根據混凝土澆注面積,在混凝土上中下部設置一定數量測溫管,定時測定內外溫度,前4天每2h測一次,5-7天每4h測一次,8-15天每天一次,并及時記錄,確?；炷羶韧鉁夭羁刂圃?5.以內,做到及時觀察,出現溫度超偏,可通過調整養護方式來降低溫差。
(5)規定合理的拆模時間,以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度,加強保溫養護措施,現場通常采取措施為混凝土澆注后先覆蓋一層塑料薄膜,用麻袋裝鋸末,厚度80~100㎜進行中層覆蓋,最后覆蓋1-2層100mm厚巖棉被。
(6)夏季施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面及側邊,設置專人撒水養護時間不少于14d,有條件的應對基礎側邊進行覆土掩蓋,避免內部水分蒸發過快,產生裂縫。

改善約束條件的措施是:

(1)合理地分區分塊。
(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,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強養護,防

止表面干縮,特別是保證混凝土的質量對防止裂縫是十分重要,應特別主注意避免產生貫穿裂縫,出現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生為主。

在混凝土澆筑初期,由于水化熱的散發,表面引起相當大的拉應力,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,與水化熱應力疊加,再加上混凝土干縮,表面拉應力達到很大的數值,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些輕型保溫材料,如泡沫海綿等,對于防止混凝土表面產生過大的拉應力,具有顯著的效果。加筋對大體積混凝土的溫度應力影響很小,因為大體積混凝土的含筋率極低,只是對一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應力低于屈服極限的條件下,鋼的各項性能是穩定,而與應力狀態、時間及溫度無關。鋼的線脹系數與混凝土的線脹系數相差很小,在溫度變化時兩者間只發生很小的內應力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7~15倍,當內混凝土應力達到抗拉強度而開裂時,鋼筋的應力將不超過 100~200kg/cm2,因此,在混凝土中想要利用鋼筋來防止細小裂縫的出現很困難,但加筋后結構內的裂縫一般就變的數目多、間距小、寬度與深度較小了。為了保證混凝土工程質量,防止開裂,提高混凝土的耐久性,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)混凝土中存在大量的毛細孔道,水蒸發后毛細管中產生毛細管張力,使混凝土干縮變形。增大毛細孔徑可降低毛細管表面張力,但會使混凝土強度降低。
(2)水灰比是影響混凝土收縮的重要因素,使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%.
(3)水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素,摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土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)摻加減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度,減少混凝土泌水,減少沉縮變形。
(5)外加劑混凝土和易性好,表面易摸平,形成微膜,減少水分蒸發,減少干燥收縮。

許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性功能,我們在工程實踐中應多進性這方面的研究,比單純改善外部條件,可能會更加簡潔、經濟。

四、混凝土的早期養護

實踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成的,寒冷地區的溫度驟降也是容易形成裂縫的。因此說混凝土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,現場保溫應達到下述要求:

(1)防止混凝土內外溫度差及混凝土表面梯度,防止表面裂縫。
(2)防止混凝土超冷,應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土的使用期的穩定溫度。
(3)防止老混凝土過冷,以減少新老混凝土間的約束。

新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發等原因常常引起水分損失,從而推遲或防礙水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養護的關鍵時期,在施工中應該切實重視起來。

五、結束語

以上對混凝土的施工溫度與裂縫之間的關系進行了理論和實踐的初步探討 ,雖然現在對于混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論,但對于具體的預防和改善措施意見還是比較統一,同時在實踐中的應用效果也是比較好的,具體施工中要靠我們多觀察、多比較,出現問題后多分析、多總結,結合多種預防處理措施,混凝土的裂縫是完全可以避免的。

篇2：大體積混凝土施工過程中裂縫控制技術措施

　　大體積混凝土施工過程中裂縫控制技術措施

　　本工程基礎底板、基礎梁和承臺砼屬于大體積混凝土范圍，承臺加底板最厚達2.4m，最多一次澆筑混凝土量約600m3。該混凝土強度等級為C35，抗滲等級為0.8MPa，摻UEA微膨脹劑10%，采用商品砼混凝土。

　　為減少和控制大體積混凝土在施工過程中產生的微觀裂縫發展為宏觀裂縫（寬度大于0.05mm），建議采用525#礦渣水泥摻入Ⅱ級磨絲粉煤灰（摻量控制在60kg/m3之內）用以降低水泥水化熱，改善混凝土可柔性。

　　1、混凝土的絕熱量最高濕升Tma*

　　假定在混凝土周圍沒有任何散熱條件，沒有任何熱損耗的情況下，水泥和水化合后生產反應熱，全部轉化為溫升后的最高溫度，也即絕熱最高溫升，可按下式計算：

　　式中：Tma*--最高絕熱濁升（℃）

　　W--每公斤水泥的水化熱（J/kg）

　　3d時W=314kJ/kg，7d時，W=354KJ/kg

　　Q--每立方米混凝土中水泥的用量（kg/m3）

　　取Q=400kg/m3

　　C--混凝土的比熱，一般可取0.96×103J/kg

　　r--混凝土的容重，取2400kg/m3

　　則3d時混凝土絕熱最高溫升T3d：

　　℃

　　7d時混凝土絕熱最高溫升T7d：

　　℃

　　在實際施工過程中，混凝土處于一級散熱狀態，Tma*應予調整，其調整系數取為0.85，則Tma*調整為：Tma*=61.5℃×0.8=52.3℃。

　　2、養護材料厚度計算

　　當混凝土平倉、抹平后，可在其表面覆蓋保溫、保溫材料，其厚度可按下列計算：

　　式中：δ-養護材料所需的厚度（mm）

　　λ-養護材料的導熱系數（W/m·k），

　　取草袋養護，則λ=0.14W/m·k；

　　λ1-混凝土的導熱系數（W/m·k），取2.3W/m·k

　　Tma*-混凝土的最高溫度（℃）

　　Ta=混凝土與養護材料接觸面處的溫度（℃），當內外溫差控制在25～30℃，則Ta=Tma*-（25～30℃）=27.3～22.3℃。

　　Tb-混凝土達到最高溫度時的大氣平均溫度（℃），取為Tb=10℃。

　　K-傳熱系數的修正值，取為1.3

　　H-結構物的厚度（m），取2.4m,則

　　由此計算可得，該底板頂面及裸露部分均須覆蓋草袋四層，厚度約8cm，且草袋上、下兩面間各鋪一層塑料薄膜澆水覆蓋，這樣將會保證滿足底板中心混凝土與表面溫差、底板表面與室外溫差Δ≤25℃的要求，并控制底板施工養護過程中溫度裂縫的發生和發展。

　　3、在施工組織管理上采取下列組織技術措施

　?、排鋫渥銐虻幕炷翑嚢柢嚭捅密?，確保商品砼能一次連續澆搗完畢。

　?、片F場設臨時指揮小組，加強現場調度、平衡，盡量減少商品砼的運輸時間和儲車場的等待時間。

　?、羌涌鞚补嗨俣?，不使混凝土產生冷縫，按斜面分層、薄層澆灌、循序推進，一次到頂的澆筑方法，減少混凝土的暴露面積，從而減少在外界氣溫下的熱量損失。

　?、软耪駬v時震動棒需直上直下，快插慢拔，插點形式為行列式，插點距離600mm左右，上下層振搗搭接50-100mm，每點震搗時間20-30s。

　?、勺龊没炷琳駬v過程中的泌水處理：由于大流動性的混凝土為一個大坡面，泌水沿坡面流到坑底，通過側模底部開孔將泌水排出基坑，澆筑砼時形成中間集水坑時，及時用水泵將泌水排除，這樣可以提高混凝土質量，減少表面裂縫。

　?、蕽仓炷恋氖疹^處理是減少表面收縮裂縫，控制底板面標高和平整度的重要措施，因此在混凝土澆搗至標高時，專門安排泥工用長括尺括平多出浮漿，初凝前用鐵筒來回滾壓2-3遍后，再用抹子打平。

篇3：預防大體積混凝土施工裂縫技術攻關方案

　　預防大體積混凝土施工裂縫的技術攻關方案

　　達成鐵路擴能改造工程ZQGS-6標的16座雙線大橋，設計為C30現澆混凝土承臺和橋墩臺、蓋梁，承臺寬度6米、長度為10.1米、厚度為2米，矩形墩寬2.2米，長8.6m左右；以及15座隧道，主要是IV、V級圍巖，仰拱回填澆筑最大厚度達2.2m，最小厚度1.4m左右，一次澆筑長度最長為12米；其結構符合有關 “結構單面最小厚度在0.8m后以上、水化熱引起混凝土內的最高溫度與外界氣溫之差預計超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土” 的施工要求。根據工程特點，為預防大體積混凝土施工產生裂縫，特此成立“預防大體積混凝土施工裂縫技術攻關領導小組”，運用裂縫控制理論，研究裂縫原因，提出施工防治措施，確定具體工點，經過實踐總結經驗推廣全線，使我單位工程質量進一步提高。

　　一、 成立技術攻關領導小組

　　預防大體積混凝土施工裂縫技術攻關領導小組

　　組長：*

　　副組長：*

　　組員：**

　　二、 試驗工點

　　1、承臺：李家灣雙線大橋10#橋墩承臺

　　2、墩柱蓋梁：李家灣雙線大橋9#橋墩

　　3、隧道仰拱回填：石鼓咀隧道

　　三、 預期目標

　　1、通過優化混凝土設計配合比，以降低混凝土水化熱所產生的溫度、收縮變形，而到達予以控制現澆混凝土裂縫產生；

　　2、通過施工控制措施，防止混凝土裂縫產生；

　　3、實現大體積混凝土一次整體澆筑，取消各種處理工作，從而簡化施工程序，加快施工進度，提高結構整體性。

　　根據大體積混凝土裂縫產生的原因制定相應措施，經過現場實踐，最終實現全標段大體積混凝土結構物無裂縫現象產生。

　　四、大體積混凝土裂縫產生的原因

　　大體積混凝土施工階段產生的裂縫，一方面是混凝土的內部因素：由于內外溫差而產生的；另一方面是混凝土的外部因素：結構的外部約束和混凝土各質點之間的約束，阻止混凝土收縮變形，而混凝土抗壓強度較大，但手拉里卻很笑，所以溫度應力一但超過混凝土承受的抗拉強度時，即會出現裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值范圍內，一般不會影響結構的強度，但卻對結構的耐久性有所影響，對結構的美觀性有較大的影響，因此必須予以重視和加以控制。產生裂縫的主要原因有以下幾方面：

　　1、水泥水化熱

　　水泥在水化熱過程中要釋放一定的熱量，而大體積混凝土結構斷面較厚，表面系數相對較小，所以水泥發生的熱量聚集在結構內部不易散失。這樣混凝土內部的水花熱無法及時散發出去，以至于月季約稿，使內外溫差增大。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關，并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結構表面可以自然散熱，實際內部的最高溫度，多數發生在較諸侯的最初3~5天。

　　2、外界氣溫變化

　　大體積混凝土再施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。溫度應力是由于溫差變化造成的，溫差愈大，溫度應力也愈大。因此，因采取溫度控制措施，防止混凝土內外溫差引起的溫度應力。

　　對于大體積混凝土，因其自身具有保溫性能，內部散熱比其表面散熱要緩慢得多，因此內部溫度（混凝土內部溫度一般可達到60~65℃）在澆筑后的一段時間里，將比其表面溫度高得多?；炷羶炔颗c其表面的溫差如果能控制在一定范圍內，則混凝土將不會產生表面裂縫（規范規定溫度差值為25℃）。

　　3、混凝土的收縮

　　混凝土中約20%的水分是水泥應化所必需的，而約80%的水分要蒸發。多于水分的蒸發引起混凝土體積的收縮?；炷潦湛s的主要原因是內部水蒸發引起的混凝土收縮。如果混凝土收縮后，在處于水飽和狀態，還可以恢復膨脹并幾乎達到原有的體積。影響混凝土收縮，主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻和料的品種，以及施工工藝（特別是養護條件）等。

　　五、預防混凝土裂縫的措施

　　根據上述混凝土裂縫產生的原因，采取相應預防措施。

　　1、優化選用原材料

　?。?）水泥：選用水化熱低、凝結時間長的水泥，有選中低熱礦渣硅酸鹽水泥，并控制水泥用量，一般控制在300kg/m3以下；

　　我單位使用的水泥為“富皇牌早強普通硅酸鹽水泥”，為了減少單位混凝土中水泥用量，保證混凝土的和易性和可泵性，在混凝土中摻入I級粉煤灰，建議C30混凝土使用標號為42.5#的水泥，同時降低水泥水化熱。

　?。?）摻復合型外加劑，控制水灰比，延長緩凝時間

　　依據大體積混凝土裂縫產生的原因，復合型外加劑應具有：減水性能——降低混凝土的用水量，控制混凝土失水收縮；并通過較少用水，降低單位混凝土水泥用量。緩凝性能——延長緩凝時間，減慢水泥水化熱釋放數度，推遲和降低體內溫度峰值。微膨脹性能——微膨脹性能達到補償混凝土收縮，控制或減少混凝土收縮開裂。

　?。?）嚴格控制骨料級配和含泥量

　　選用5~31.5mm的級配卵石，細度模數2.8~3.00的中砂。砂、石含泥量控制在1%以內，并不得含有有機制等雜物。

　　2、優化混凝土設計配合比

　　混凝土中砂率控制在40~45%之間，在滿足施工條件和強度的條件下，盡可能降低砂率，減小坍落度，降低單位體積水泥用量。經過理論計算，并經過試驗優選確定混凝土設計配合比。

　　C30粉煤灰混凝土理論配合比計算：

　?。?） 已知條件：

　　混凝土設計強度等級為C30，其標準偏差σ0=5Mpa；

　　混凝土拌合物坍落度為70~90mm；

　　水泥采用32.5R普通硅酸鹽水泥，ρc=3.1g/cm3；

　　粗骨料為卵石，其最大粒徑為31.5mm，ρg=2.7g/cm3；

　　細骨料為中砂（混合砂），ρ*=2.6g/cm3；

　　I級粉煤灰，ρf=2.85g/cm3；

　　復合外加劑，減水率18%，摻量1%；

　?。?）優選混凝土配合比方法

　　以既有C30混凝土設計配合比為依據，按已知條件調整單位混凝土水泥用量，通過試驗確定。

　　基準配合比：水泥：砂：石：水：粉煤灰：高效減水劑=340：502：1321：165：92：4.32，通過計算單位混凝土水泥用量為：320、300、280的試驗強度，確定滿足設計混凝土強度的最小水泥用量的配合比。

　　3、控制混凝土入模溫度

　?。?）混凝土中的各種原材料，尤其是石子和水，對出機溫度影響最大、氣溫高在砂石堆場設置簡易遮陽棚，氣溫較高時可采取向骨料噴水等措施；

　?。?）夏季施工時，在輸送泵送時采取降溫措施，以防止混凝土溫度升高在攪拌站搭設遮陽棚，攪拌用水用機井現抽的冷水；

　?。?）水泥嚴禁使用新進場的帶有大量熱量的水泥，進場的水泥要碼在蔭涼通風的地方散熱一段時間后再用；一般進場水泥需要存放15天后使用。

　　4、混凝土施工

　?。?）混凝土澆筑順序的安排，以薄層連續澆筑以利散熱，不出現冷縫為原則；

　?、俨扇》謱訚仓?，每層的厚度為：在基礎、無配筋混凝土或配筋稀疏構件中，分層厚度控制在250mm；在梁、柱結構中，分層厚度控制在240mm；

　?、诜謱訚仓r，應保證在下層混凝土凝結前將上層混凝土澆筑并搗固完畢；

　?、鄹鶕粚訚仓炷亮亢突炷吝\輸能力、兩層澆筑完畢間隔時間（一般為2h）確定澆筑方案：

　　全面分層——在整個抹板內全面分層，灌注區面積下為基礎平面面積；第一層全部澆筑完畢后澆筑第二層，爹仍在第一層混凝土凝結之前，全部澆筑振搗完畢，如此逐層進行；橋梁承臺、墩柱蓋梁面積較小宜采用該方法。

　　分段分層——混凝土從底層開始澆筑，進行一定距離以后就回頭澆筑第二層，如此向前呈梯形推進；隧道仰拱回填面積較大宜采用該方法。

　?。?）混凝土澆筑振搗過程中的泌水應予以排除；

　?。?）混凝土振搗采用二次振搗的方法加快混凝土的熱量散發，使溫度分部均勻；振搗采取直上直下，快插慢拔，不過振、漏振，確?；炷恋拿軐嵍?；

　?。?）灌注完混凝土后將混凝土面抹平整、去除浮漿，在混凝土凝固前二次收漿人工壓抹兩邊，以消除表面收縮裂縫。

　　5、保溫、保濕措施

　?。?）混凝土內部中心溫度與表面溫差應控制在25℃以內；混凝土澆筑實際進行測溫；混凝土升溫階段，每隔3h測溫一次；混凝土降溫階段，每隔6h測溫一次。根據理論和經驗，一般混凝土澆筑3天后內部溫度達到最高，最高達70℃；之后混凝土內部開始降溫，6天后一般在55℃左右。

　?。?）根據本工程特點，混凝土不進行內部溫度測量；但根據理論需進行氣溫、混凝土表面溫度的測量；測量記錄標如下：

　　混凝土入模溫度測量記錄表

　　混凝土澆筑日期

　　氣溫（℃）

　　砼入模溫度（℃）

　　但測量混凝土表面溫度與混凝土內部理論溫度差值差過25℃時，需采取草袋等臨時保溫覆蓋措施

　?。?）混凝土保濕措施：混凝土拆模后，及時采用一層塑料薄膜對結構物進行覆蓋封閉，承臺、蓋梁頂面在塑料薄膜外覆蓋草簾作保溫。

　　混凝土養護溫度控制測量記錄表

　　測量時間

　　氣溫（℃）

　　混凝土表面溫度（℃）

　　理論混凝土內部溫度 （℃）

　　澆筑后天數

　　測試時間

　　3

　　70

　　4

　　65

　　5

　　60

　　6

　　55

　?。?）本工程混凝土為粉煤灰混凝土，且摻入復合型外加劑具有緩凝作用；因此，要求混凝土養護不得少于14天；在養護過程中，隨時注意保濕（灑水）。

　　養護是大體積混凝土施工中的一項關鍵工作。養護主要是保持事宜的溫度和濕度條件，以控制混凝土內表溫差，促進混凝土強的正常發展及防治裂縫的產生。