1、1浅谈混凝土施工温度与裂缝中图分类号： TU37 文献标识码：A 文章编号： 混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天，混凝土的裂缝较为普遍，在深基础外墙剪力墙工程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有出现。究其原因，我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。 在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝，因此本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一
2、探讨。 通过多年的现场施工经验，查阅有关混凝土内部应力方面的专著，对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防；的措施进行等进行阐述。 第 1 章 裂缝的原因 混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应） ，模板变形，基础不均匀沉降等。 混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又2会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化
3、较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的 110 左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.61.0）104，长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.22.0）104.由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应
4、力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。 第 2 章 温度的控制和防止裂缝的措施 为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。 2.1 控制温度的措施 （1）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量； 3（2）拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；（3）热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热； （4）在混凝土中埋设水
5、管，通入冷水降温； （5）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度； （6）施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施； 2.2 改善约束条件的措施 （1）合理地分缝分块； （2）避免基础过大起伏； （3）合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露； 此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。 2.3 混凝土的早期养护 实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同
6、深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。 从温度应力观点出发，保温应达到下述要求： 1）防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。 42）防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。 3）防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。 混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。 适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保
7、温措施常常也有保湿的效果。 从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。 近年来地下空间的开发利用逐渐普遍，由于功能要求，地下室往往面积大，体量大，超过设置伸缩缝的最小间距。地下室砼因裂缝导致渗漏水的现象非常严重，有的甚至影响到建筑物的使用功能和安全。因此，我就对地下室砼裂缝控制做以下分析。 2.3.3 控制裂缝的措施 根据砼规 ，现浇钢筋砼地下室墙壁最大间距为 20m（室外） 、30m（室内或土中） ，
8、而又同时说明了对下列情况，如有充分依据和可靠措施，伸缩缝最大间距可适当加大； 砼浇筑采用后浇带分段施工。 5 采用专门的预应力措施。 采取能减少砼温度变化或砼收缩的措施。 当增大伸缩缝间距时，尚应考虑温度变化和砼收缩对结构的影响。 伸缩缝虽然是根本解决砼收缩裂缝的措施，也有许多缺点，主要是造价高，地下室不能连成整体，影响功能，伸缩缝的防水处理比较麻烦，防水效果并不理想，同时近几年来超长砼结构的无缝设计与施工技术不断实践与发展，且有许多成功的工程应用，取得良好的效益。 采取的主要措施有以下这点： 1、 补偿收缩砼 即在砼中渗入 UEA、HEA 等微膨胀剂。例如用 UEA 膨胀剂，以 1020%等
9、量取代水泥，拌制成补偿收缩砼，其限制膨胀率 2=0.020.05%，按公式 =ES2，可在砼中建立 0.20.7MPa 的预压应力，从而抵制砼在硬化过程中全部或大部分拉应力，以砼的膨胀值减去砼的最终收缩值的差值大于或等于砼的极限拉伸即可控制裂缝:2?Sm?p,使砼结构不裂。 2、 膨胀带 由于砼中膨胀剂的膨胀变形不会与砼的早期收缩变形完全补偿，为了实现砼连续浇注无缝施工而设置的补偿收缩砼带，根据一些工程实践，一般超过 60m 设置膨胀加强带。 膨胀带要求设置在砼收缩应力发生最大部位，一般地板和侧墙长度方向的中间位置。对于超过普通砼伸缩缝设置间距的超长砼结构，要进行连续无缝施工可设置多条膨胀加强
10、带。 6作用：膨胀加强带砼的设计强度常比相邻的砼设计强度提高 5MPa-10MPa，从而提高膨胀加强带砼的抗拉强度，防止砼在此部位开裂。 膨胀带内砼的膨胀剂应比带外其它砼掺量高一点，产生较大膨胀，而两侧砼的膨胀率较小，形成中部大两边小的膨胀区，从而补偿相应的收缩曲线，使任意长度可以不设伸缩缝。 做法：膨胀加强带宽 2-3m，带的两侧布置中 5mm 的密孔钢丝网，将带内砼和带外砼分开，为的是不让砼中石子通过，钢丝网垂直布置在上下层（或内外层）钢筋之间，网两端分别绑扎在钢筋上。 膨胀带内增设 10%水平温度加强钢筋。与膨胀带方向垂直布置，两端伸出膨胀带 2m 各与上下层（内外层）钢筋固定，配筋直径
11、减小，间距加密。 由于设置膨胀带主要是为了避免砼早期收缩变形，故膨胀带的保留时间可为 1015 天，这比传统后浇带缩短 30 天的工期。满足工程连续无缝设计施工的要求。 3、 后浇带 后浇带作为膨胀加强带一样作为砼早期短时期释放约束力的一种技术措施，较长久性变形缝已有很大的改进并广泛任用。 根据文献：结构长度是影响温度应力的因素之一，但只在一方范围对温度收缩应力较为显著，因此设置后浇带是“先放后抗、以放为主”的主要技术措施。 后浇带的设计做法也各不相同。尤其是带内钢筋是否断开，有的不但钢筋连续，还做加强筋连接。带的宽度具体多少为宜各不相同，笔者7认为： 尽量减少穿越后浇带钢筋的总量，以尽可能释
12、放砼的收缩应力。对于楼板内钢筋和侧壁，由于焊接或搭接施工比较方便均应作断开处理。由于梁钢筋连接焊接等施工比较困难，可以留一部分连续钢筋，尽量切断梁腹纵向钢筋和梁顶纵筋截断，保留梁底钢筋连续贯通。 后浇带宽度内钢筋抗拉刚度 EAs 远比后浇带两侧砼的抗拉刚度 EA小，拉伸变形将主要由后浇带宽度范围内的钢筋提供，对于钢筋全部截断的后浇带，理论上宽度仅有 100mm 就可以了，为施工方便常取 800-1000mm,但对于钢筋连续的后浇带，尽可能增大后浇带的宽度。 后浇带保留时间为 4260d，一般为 60d，这样早期温差和砼收缩完成 3050% 。 材料：用高一等级的微膨胀砼封闭，并进行不少于 15
13、d 的砼养护。 位置：设在梁墙内力较小位置，后浇带间距为 3040m。后浇带可做成企口式，在浇砼前，必须凿毛清理干净。 2.4 提高钢筋砼的抗拉能力 砼的抗裂能力取决于砼的极限拉伸值，根据有关资料：混凝土的极限拉伸值与配筋有关。固此，砼应考虑增加抗变形钢筋，即增强对砼由于长期干缩和气温度化引起的热胀冷缩的抗变形能力。对于侧壁，增加水平温度筋，在砼面层起强化作用。选择冷轧带肋钢筋，冷轧扭钢筋，明显增强砼的抗裂能力。在墙柱连接处设水平附加筋，附加筋的长度为15002000mm, 配筋率提高 10%15%。钢筋在保持总面积不变的情况下，8根据直经小，钢筋布置间距密的方式选择钢筋，能减少裂缝的最大宽度
14、。同时也要考虑砼易于振捣密实。 砼规规定：地下室等与土体直接接触的砼构件最大裂缝宽度充许值为 0.2 mm。当裂缝宽度为 0.10.2mm，水进入砼与水泥产生反应，砼具有自愈能力。裂缝若控制在 0.1mm 以内时，则所配钢筋数量增多而不经济。侧壁受底板和顶板的约束，砼胀缩不一致，可在墙体中部设一道水平暗梁抵抗拉力，水平构造筋放在竖筋的外侧，有利于控制墙体裂缝的发生。 2.5 施工措施 优化砼配合比设计：通过试验优选合适的外加剂和掺合料，适当降低水灰比和减少水泥用量，选用水化热低的矿渣硅酸盐水泥，选用优质粉煤灰，砂和石含泥量要小，级配良好。 砼应严格振捣密实，提高砼密实度。 落实好砼浇筑后的养护
15、措施，尽量做好保湿保温养护，既可使砼初期获得更高的强度，还可减少砼的温度应力与收缩应力，养护时间在14d 以上。 降低室外温差的影响。夏季施工时应尽量避免在烈日下浇筑楼板砼。降低砼的入模温度。地板垫层上干铺油毡作滑动层。地下室四周土要及时回填，且应分层夯实，既加强地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，又可尽快避免室外温度变化对侧壁的影响。 2.6 工程实例 杭州某高层办公楼，地上为 2 栋 37 层的塔楼，中间由 4 层裙房连接，9地下由三层地下室连成一个整体，长度 166m，宽度 90m，就是一个大底盘多塔楼结构。 地下室设伸缩缝，沉降缝，为了有效克服砼的收缩裂缝，在地下室钢筋砼结构中掺 10%
16、的 HEA 膨胀剂（内掺量） ，做成补偿收缩砼。 长边方向设 2 条后浇带，宽度方向设 1 条后浇带，后浇带塔楼与裙房之间设置，地下室底板、顶板和侧壁贯通设置。梁钢筋连续，板和侧壁钢筋断开，后浇带做成弯折线形，避免钢筋在一条直线上断开，保留时间为主体结顶后 60 天，封闭前把钢筋焊接。后浇带宽度为地下室为1.0 m，14 层裙房为 4 米，为保险起见，预先在底板和侧壁后浇带设置止水带和多道外防水以加强防水。 顶板在室外道路部分，覆土 1 米厚，既可铺设设备管道，也作为顶板的保温隔热层。底板采用厚板形式，双层双向配筋。侧壁厚 300，C30砼，适当加强了侧壁水平钢筋作为抗拉筋。采用严格的施工措施，加强振捣密实和养护，侧壁外及时回填土并夯实，工程建成后观测，地下室使用情况良好。 以上对混泥土的施工温度与裂缝之间的关系及地下室混凝土裂缝控制进行了理论和实践上的初步探讨，虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是可以得到有效控制的。
