張玉棟 陳 偉 薛 斌

(1.河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000；2.國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司，河北 張家口 075000)

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高溫下大坍落度混凝土施工裂縫分析與防治

張玉棟1陳 偉2薛 斌1

(1.河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000；2.國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司，河北 張家口 075000)

大坍落度混凝土在高溫條件下的施工裂縫問題在現(xiàn)階段顯得尤為突出，已經(jīng)成為困擾工程施工人員的一大難題，針對(duì)這種比較普遍的工程現(xiàn)象，對(duì)大坍落度混凝土在高溫條件下裂縫出現(xiàn)的原因進(jìn)行了分析，并提出了一系列有效的防治大坍落度混凝土裂縫出現(xiàn)和開展的措施.這些措施在實(shí)際工程中進(jìn)行應(yīng)用，取得了不錯(cuò)的效果，迄今為止無裂縫出現(xiàn)，為以后的類似工程提供了一定的借鑒作用.

高溫；大坍落度混凝土；防治措施

0 引 言

近年來，隨著商品混凝土的不斷發(fā)展，泵送混凝土已經(jīng)成為工程上使用最為廣泛的一種混凝土，泵送混凝土由于使用管道進(jìn)行輸送，所以要求混凝土的坍落度S必須滿足要求，所以一般工程上使用的泵送混凝土都是大坍落度混凝土(混凝土坍落度S在100 mm以上)，對(duì)于坍落度這么大的混凝土單純的通過外加劑是不能夠?qū)崿F(xiàn)的，往往需要增大其水膠比W/B[1,2]，所以對(duì)于大坍落度混凝土來說，一般水膠比W/B比普通混凝土要大，水膠比W/B越大，水泥顆粒和水的接觸面積越大，混凝土的凝結(jié)硬化速度就越快，所以對(duì)于大坍落度混凝土來說，其水化放熱速度更快，若再加以外界高溫的影響，混凝土內(nèi)部的水化不能及時(shí)的傳遞出去，混凝土內(nèi)外出現(xiàn)熱應(yīng)力，就會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫的出現(xiàn)[3].所以大坍落度混凝土來說，施工工藝不滿足要求，就很容易導(dǎo)致混凝土在施工的工程中出現(xiàn)各種各樣的裂縫，本文針對(duì)這種問題，對(duì)大坍落度混凝土在高溫條件下裂縫出現(xiàn)的原因進(jìn)行了分析，并提出了一系列有效的防治大坍落度混凝土裂縫出現(xiàn)和開展的措施.

1 大坍落度混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

1.1 膠凝材料

膠凝材料的顆粒組成和礦物組成直接影響到膠凝材料水化反應(yīng)的速度，尤其對(duì)于大坍落度混凝土，由于水膠比W/B比較大，膠凝材料水化放熱是混凝土產(chǎn)生溫度應(yīng)力、導(dǎo)致溫度裂縫的重要因素.如果膠材的早期強(qiáng)度過高，則水化速度過快，放熱速度加快，在膠材水化早起就會(huì)因自身體積收縮或者溫度收縮和干燥收縮而導(dǎo)致混凝土樓板開裂[4-6].

1.2 骨料(砂、石)不滿足要求

如果實(shí)際工程中配制混凝土所選用的砂石其含泥量過多，那么隨著混凝土的凝結(jié)硬化，在其界面處會(huì)存在缺陷，導(dǎo)致混凝土樓板表面產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋.同時(shí)，骨料的含泥量過高，會(huì)導(dǎo)致骨料與水泥石的界面粘結(jié)力降低，除此之外還會(huì)增加混凝土的單位用水量，一方面增大了混凝土的體積收縮，另外一方面也降低了混凝土樓板的抗拉強(qiáng)度，從而導(dǎo)致混凝土樓板裂縫發(fā)生.

1.3 施工縫設(shè)置不合理

實(shí)際工程中，一些施工企業(yè)缺少必要的常識(shí)，為追求施工速度，不完全按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，隨意設(shè)置施工縫.如施工過程中忽略企口縫的留置、導(dǎo)致斜坡槎的形成，樓板的后澆帶減少模板支撐，甚至不支模板，不設(shè)水平拉結(jié)，企口縫存在蜂窩、孔洞，疏松的混凝土沒有清理干凈，這些因素都可能導(dǎo)致混凝土裂縫的出現(xiàn).

1.4 溫度變化

大坍落度混凝土澆筑完工后的初期，由于水泥水化會(huì)釋放出大量的水化熱.混凝土表面由于和大氣接觸，不受約束，散熱很快，混凝土內(nèi)部積聚大量的水化熱，所以混凝土內(nèi)部溫度急劇上升.由于混凝土材料本身的導(dǎo)熱性能差，水化熱散發(fā)速度更為緩慢，這就導(dǎo)致了混凝土內(nèi)外出現(xiàn)較大的溫差，由于內(nèi)外體積變化程度不一致，導(dǎo)致混凝土表面拉應(yīng)力的產(chǎn)生.當(dāng)這些拉應(yīng)力超過混凝土的抗裂能力時(shí)，就會(huì)引發(fā)混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生[7-9].

隨著外界環(huán)境溫度的變化，在混凝土澆施工后期，特別是夏天太陽隊(duì)混凝土表面暴曬時(shí)，混凝土的表面溫度很高，這時(shí)，如果突遇大雨天氣，混凝土表面溫度迅速下降，這也會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)外產(chǎn)生很大的溫差.產(chǎn)生的溫差越大，混凝土內(nèi)外形成的溫度應(yīng)力也越大，所產(chǎn)生的拉應(yīng)力也越大.尤其混凝土是一個(gè)非勻質(zhì)的復(fù)合材料，各點(diǎn)的強(qiáng)度不可能完全一樣，各點(diǎn)的變形也不一樣，在相對(duì)薄弱的部位便首先引發(fā)裂縫的產(chǎn)生.

2 大坍落度混凝土裂縫防治措施

大坍落度混凝土由于水膠比W/B較大，這就導(dǎo)致水泥在凝結(jié)硬化變成水泥石過程中，水化放熱速度快，混凝土溫度升高，體積膨脹，這時(shí)混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力為比較小的壓應(yīng)力.等到混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到一定程度以后，熱量不斷向外傳遞，同時(shí)溫度下降，這時(shí)將導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差的產(chǎn)生.這時(shí)，混凝土因?yàn)榻禍?，所以混凝土的體積會(huì)有所收縮，但是由于溫度變化不均勻，并且受周圍約束，所以混凝土內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力，當(dāng)混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于其抗拉強(qiáng)度時(shí)，裂縫便產(chǎn)生了.因此，通過分析大坍落度混凝土裂縫產(chǎn)生機(jī)理，要想防治大坍落度混凝土的裂縫問題，防止混凝土內(nèi)外出現(xiàn)過大溫差是最為有效的措施，本文作者結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面入手對(duì)高溫條件下的大坍落度混凝土的裂縫問題進(jìn)行防治.

2.1 原材料控制

原材料是影響混凝土水化熱大小的關(guān)鍵因素，所以控制原材料是控制混凝土水化放熱量有效的手段.

膠凝材料：不同品種的水泥由于混合材料的摻量不同，所以其水化放熱量也不一樣.對(duì)于大坍落度混凝土，尤其是在高溫條件下使用的大坍落度混凝土，在選擇膠凝材料的時(shí)候，同等級(jí)強(qiáng)度等級(jí)前提下，盡量選擇低熱水泥，如火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥.

骨料：骨料在混凝土中主要起骨架的作用，基本不參與任何物理化學(xué)反應(yīng)，所以在原材料選擇時(shí)，盡量提高骨料的摻量，對(duì)于降低混凝土水化熱是非常有效的.在選擇骨料時(shí)，要嚴(yán)格控制骨料的含泥量以及石粉含量，同時(shí)選擇顆粒級(jí)配良好的粗細(xì)骨料.

拌合用水：使用溫度比較低的地下水，如果地下水溫度仍不滿足要求，可以再水中放置冰塊降溫后再使用.

外加劑：使用緩凝劑，延緩大坍落度混凝土的凝結(jié)硬化，為水化熱的釋放提供充足的時(shí)間，防止混凝土內(nèi)外溫差過大.

2.2 混凝土入模溫度的控制

(1)優(yōu)化施工順序，選擇合理的澆筑時(shí)間.

對(duì)于高溫條件下的大坍落度混凝土來說，選擇合理的澆筑時(shí)間、優(yōu)化施工順序非常重要，盡量在外界溫度比較低的條件下澆筑混凝土，較優(yōu)的施工順序如下：

(2)用地下水噴淋粗骨料.

在混凝土澆筑前及混凝土配制過程中，可以使用地下水連續(xù)噴淋粗骨料，一方面可以降低骨料的溫度，另外一方面也可以減少混凝土自生體積收縮變形.

(3)集料倉上方搭設(shè)涼棚.

在粗細(xì)骨料集料倉上方搭設(shè)涼棚，避免陽光直射.

表1 溫措施采用前后溫度對(duì)比

2.3 混凝土內(nèi)部布置冷水管

圖1 混凝土內(nèi)部水管布置圖

對(duì)于高溫條件下的大坍落度混凝土來說，布置冷卻水管是最為有效的一個(gè)措施，由于在高溫條件下進(jìn)行混凝土施工，混凝土的入模溫度高，所以在施工的過程中降低混凝土水化熱而產(chǎn)生內(nèi)部高溫顯得尤為重要.

混凝土內(nèi)部冷水管采用高強(qiáng)度的聚乙烯管，直徑為5 cm，同時(shí)在混凝土內(nèi)部設(shè)置測溫探頭，水管布置如圖1所示，測溫探頭具體做法如圖2所示.實(shí)時(shí)監(jiān)測混凝土在養(yǎng)護(hù)過程中的內(nèi)外溫度的變化情況，并根據(jù)溫度變化情況調(diào)整水泵的工作，以防止混凝土內(nèi)外溫差過大情況的出現(xiàn)，防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫.混凝土內(nèi)部三個(gè)測溫點(diǎn)及室外溫度變化如圖3所示.

圖2 測溫探頭做法 圖3 混凝土內(nèi)部溫度隨時(shí)間變化曲線

3 結(jié) 論

綜上所述，本文針對(duì)高溫條件下大坍落度混凝土的裂縫問題進(jìn)行了重點(diǎn)研究.重點(diǎn)分析了大坍落度混凝土在高溫條件下裂縫產(chǎn)生的原因，本文認(rèn)為原材料的選擇、施工縫的設(shè)置和外界環(huán)境溫度的變化是導(dǎo)致大流動(dòng)性混凝土開裂的主要原因.針對(duì)導(dǎo)致大坍落度混凝土在高溫條件下裂縫開展的原因，本文提出了控制原材料、噴淋骨料和設(shè)置冷水管三條防治措施，并在實(shí)際工程中進(jìn)行應(yīng)用，效果良好，可以有效的防止大坍落度混凝土裂縫的出現(xiàn).

[1]鞠麗艷．混凝土裂縫抑制措施的研究進(jìn)展[J].混凝土，2002(5)：11～14

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[4]孫玉海，SUN Yu-hai．淺談泵送混凝土裂縫的產(chǎn)生與防治措施[J].價(jià)值工程，2010，29(27)：91～91[5]施維軍．水利工程泵送混凝土裂縫的防治措施淺析[J].江蘇水利，2014(1)：20～21

[6]鐘愛成，孫勇，謝劍學(xué).泵送混凝土裂縫的成因及防治[J].建材技術(shù)與應(yīng)用，2006(2)：63～64

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[8]董秀玲，黨玉榮.商品泵送混凝土裂縫發(fā)生規(guī)律及預(yù)防措施[J].江西建材，2014(10)：45～45

[9]郝曉玉，丁賢，唐延?xùn)|.高強(qiáng)度泵送混凝土裂縫原因及質(zhì)量控制[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2014(14)：301～301

Analysis and Prevention of Cracks in Concrete with High Slump at High Temperature

ZHANGYu-dong1，CHENWei2，XUEBin1

(1.Hebei University of Architecture,Zhangjiakou 075000,Hebei,China;2.Zhangjiakou Power Company,Hebei Electric Power Co.,Ltd,State Grid,Zhangjiakou,Hebei)

The construction crack problem of high slump concrete under high temperature is especially prominent at this stage,which has become a difficult problem for the construction workers.In view of this common engineering phenomenon,this paper analyzes the causes of cracks in high temperature condition,and puts forward a series of to prevent and cure the cracks of concrete with large slump.Being applied in practical engineering,these effective measures achieved good results.So far,no cracks appeared which provides a reference for future similar projects.

high temperature;great slump concrete;control measures

2016-02-27

張玉棟(1986-)，講師，從事結(jié)構(gòu)工程研究.

TU 7

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