港口建设中大体积混凝土温度裂缝的产生与防治.doc

1、港口建设中大体积混凝土温度裂缝的产生与防治摘要：随着经济和施工技术的迅速发展,现代建筑中涉及到大体积混凝土施工也越来越多,如高层建筑基础、大型设备基础、水利大坝、港口航道等。所以，控制温度变形裂缝的发生成为混凝土质量控制的重要一环。 关键词：港口；大体积混凝土 ； 产生原因；防治措施 中图分类号：TV544+.91 文献标识码：A 文章编号： 一、温度裂缝产生的原因 大体积混凝土基础在施工中，由于结构尺寸大，混凝土用量多，在水泥水化热引起混凝土内部温度变化及外界气温变化的影响下，会产生较大的温度收缩应力，而导致混凝土结构产生裂缝。大体积混凝土产生温度裂缝的影响因素主要有: 1、水泥水化热的影响

2、 水泥在水化反应过程中产生大量的热量,这是大体积混凝土内部温度升高的主要热量来源。由于大体积混凝土截面的厚度大,水化热聚集在结构内部不易散发,会引起混凝土内部急剧升温,造成较大的内外温差,从而产生温度裂缝。 2、水泥水化硬化 水泥水化硬化，水是必备的前提条件，但混凝土为了满足施工和易性的要求，通常所加水量是水泥水化所需水量的数倍，多余的水为游离水，游离水容易蒸发，引起体积收缩。干缩与混凝土降温产生的冷缩叠加，增大了混凝土中的拉应力，加剧了混凝土中裂缝的产生。 3、外界气温变化的影响 大体积混凝土结构在施工期间,外界气温的变化对防止大体积混凝土开裂有着重要影响。混凝土浇筑温度与外界气温有着直接关

3、系,浇筑温度又影响着混凝土的内部温度。大体积混凝土结构不易散热,其内部温度有的工程竟高达 90以上,而且持续时间较长。如外界气温下降,特别是气温骤降,会加大混凝土的温度梯度,温差愈大,温度应力也愈大。此时混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,当这个拉应力超过混凝土的抗拉强度时,大体积混凝土的表面就会出现裂缝。 二、温度裂缝的防治措施 1、混凝土配合比优选 为了有效控制裂缝，降低混凝土内部水化热、减小内外温差(小于 25 oC)，原材料按如下原则选用： (一) 水泥：优先采用收缩性小、高标号的 42.5R 普通硅酸盐水泥，并且在保证强度）的基础上尽量减少水泥用量。在满足设计和混凝土可泵性的前提下

4、，42.5R 普通硅酸盐水泥用量控制在 360kg/m3 左右，以便从根本上降低混凝土最高温升，从而降低混凝土所受的内部应力。 (二) 骨料：选用 5-31.5mm 连续级配碎石，含泥量 1.0%以下，泥块含量为 0.3%以下，针片状含量为 5.7%以下。按照国家标准 GB50204-2002验收标准，选用中砂，细度模数为 2.6，含泥量 1.2%以下，泥块含量为0.5%以下，并且在满足混凝土和易性的前提下尽量降低砂率。 (三) 粉煤灰：选用级分选粉煤灰，掺加 10%超量代替水泥，充分利用粉煤灰的形态效应、火山灰效应、微集料效应，从而大大降低混凝土的水化热，改善混凝土的和易性，增强混凝土的耐久

5、性和后期强度。粉煤灰性能要求可按下表选择。 细度（%） 烧失量（%） 三氧化硫含量（%） 7.0 6.36 0.43 (四) 外加剂：可根据设计要求，混凝土中掺加一定用量外加剂，如防水剂、减水剂、缓凝剂、膨胀剂等等。特别是膨胀剂：选用 PNC 膨胀剂，掺量 8%等量代表水泥，即可以降低水泥用量降低水化热，而且可以补偿混凝土收缩产生自应力，抵消结构由于干缩、冷缩、化学收缩产生的拉应力，从而防止或减少收缩裂缝的出现，使混凝土更加致密，提高混凝土的抗渗性。另外外加剂中的糖钙成分能提高混凝土的和易性；使用水量减少 20左右；水灰比可控制在 0.55 以下；初凝延长到 5h 左右,有效降低混凝土前期收缩

6、。 2、设计防治措施 尽可能选用强度等级低的混凝土，充分利用后期强度。随着高层建筑和超高层建筑的不断出现，大体积混凝土的强度日益增大，出现 C40-C50 等高强混凝土，设计强度过高，水泥用量大，水化热量高。而高层建筑的建设周期长，在混凝土的早龄期，荷载远未达到设计荷载值，可以利用混凝土的 60d 或 90d 后期强度，这样可以减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土浇筑块体的温度升高。采用降低水泥用量的方法来降低混凝土的绝对温升值，可以使混凝土浇筑后的内外温差和降温速度控制的难度降低，也可降低保温养护的费用。用于大体积混凝土的强度在 C25-C35 的范围内选用，水泥用量最好不超过 380kg/

7、m3。 3、施工技术措施 由于温差的作用, 裂缝的产生是不可避免的。我们可以采用掺加粉煤灰等有效方法, 以降低混凝土硬化过程中混凝土内表的温差。因而, 在施工中采取适宜的措施, 能够避免有害裂缝的出现。 (1) 降低水泥水化热 混凝土的热量主要来自水泥水化热,因而选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土较好；精心设计混凝土配合比,采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术,减少每立方米混凝土中的水泥用量,以达到降低水化热的目的；选用适宜的骨料,施工中根据现场条件尽量选用粒径较大, 级配良好的粗骨料；选用中粗砂,改善混凝土的和易性,并充分利用混凝土的后期强度,减少用水量；严格控制混凝土的塌落度。在现场设

8、专人进行塌落度的测量,将混凝土的塌落度始终控制在设计范围内,一般以 79cm 为最佳；夏季施工时,在混凝土内部预埋冷却水管,通循环冷却水, 强制降低混凝土水化热温度。冬季施工时,采用保温措施进行养护；如技术条件允许,可在混凝土结构中掺加 10%15%的大石块,减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。 (2) 降低混凝土入模温度 浇筑大体积混凝土时应选择较适宜的气温,尽量避开炎热天气浇筑。夏季可采用温度较低的地下水搅拌混凝土, 或在混凝土拌和水中加入冰块,同时对骨料进行遮阳、洒水降温,在运输及浇筑过程中也采用遮阳保护、洒水降温等措施, 以降低混凝土拌和物的入模温度；掺加相应的缓凝型减

9、水剂；在混凝土入模时, 还可以采取强制通风措施,加速模内热量的散发。 (3) 加强施工中的温度控制 为了降低混凝土浇筑温度，以降低温差，减小温度应力，浇筑时间最好安排在低温季节或夜间，这样不仅能降低入仓温度，也可降低水化热温升。因此防裂要求高且易裂的结构物最好在低温季节施工。在高温季节日光直射的混凝土，入仓温度比日平均气温高 5左右，而在夜间浇筑则入仓的温度和分平均温度大致相同，所以把重要部分和易裂部位安排在夜间施工将会有较好的效果。为降低水化热温升和减小内外温差，一般在混凝土的升温期要加速散热，降温期要控制散热。 （4）改善约束条件 削减温度应力在大体积混凝土基础与垫层之间可设置滑动层,如技

10、术条件许可,施工时宜采用刷热沥青作为滑动层,以消除嵌固作用,释放约束应力。 4、养护阶段防止温度裂缝的措施 浇筑后 2h 采用塑料膜对表面覆盖,可有效增加混凝土的表面温度,减小总温差。若在冬季施工需在塑料膜上面加上草垫保温等。 混凝土浇筑后 ,应在终凝后两小时开始带水养护,养护期 14 天以上。夏季浇筑大体积混凝土 时,可采用积水养护的方法。在混凝土表面上用砖砌成浅水池,然后放入 300mm 深的水，起保护和养护双重作用。 冬季施工时,在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料( 如草袋、锯木、湿砂等),在缓慢的散热过程中,使混凝土获得必要的强度,以控制混凝土的内外温差小于 25 。 三、结语 在大体积混凝土施工中，应用混凝土结构的温度控制理论，优化混凝土配合比，优化原材料选用，采用综合的温控施工措施对混凝土温升与内表温差进行实测，选择合适的保温保湿养护方式，可以有效防止裂缝的出现。