混凝土温度的控制和预防裂缝

摘 要：混凝土是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水（加或不加外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。混凝土在土木工程建设中占有重要地位。在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有十分重要的意义。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，施工中由于温度对混凝土的影响决定着工程质量是否达标，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。 
　　关键词：混凝土;温度;裂缝 
　　 
　　混凝土是当代**主要的土木工程材料之一。它是由胶结材料，集料、骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。 
　　1 混凝土的性能 
　　混凝土的性能主要有以下几项： 
　　1.1 和易性 
　　混凝土拌合物**重要的性能。它综合表示拌合物的稠度、流动性、可塑性、抗分层离析泌水的性能及易抹面性等。测定和表示拌合物和易性的方法和指标很多，中国主要采用截锥坍落筒测定的坍落度及用维勃仪测定的维勃时间，作为稠度的主要指标。 
　　1.2 强度 
　　混凝土硬化后的**重要的力学性能，是指混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力。水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护，都直接影响混凝土的强度。混凝土按标准抗压强度划分的强度等级，称为标号，分为C10、C15、C20、C25等。混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的1/13～1/8。提高混凝土抗拉、抗压强度的比值是混凝土改性的重要方面。 
　　1.3 变形 
　　混凝土在荷载或温湿度作用下会产生变形，主要包括弹性变形、塑性变形、收缩和温度变形等。混凝土在短期荷载作用下的弹性变形主要用弹性模量表示。在长期荷载作用下，应力不变，应变持续增加的现象为徐变，应变不变，应力持续减少的现象为松弛。由于水泥水化、水泥石的碳化和失水等原因产生的体积变形，称为收缩。混凝土的变形分为两类，一类是在荷载作用下的受力变形，如单调短期加载的变形、荷载长期作用下的变形以及多次重复加载的变形；另一类与受力无关，称为体积变形，如混凝土收缩以及温度变化引起的变形。 
　　2 温度对混凝土的影响 
　　施工中由于温度对混凝土的影响决定着工程质量的好坏，以下列举几点温度对混凝土的影响： 
　　2.1 对凝土强度的影响 
　　混凝土拌合物是由水泥、集料、拌和用水及外加剂等质组成的混合物。在混合物拌制过程中主要发生的化学变化是水泥的水化反应，水泥水化速度与水泥细度有关，同时也是随着温度的变化而变化的，温度越高，反应越快。简言之，如果说温度是按算术级数升高的话，那么反应速率是在实用的温度范围内以每升高10℃大约增长70％的速率按几何级数增长的，反之亦然。 
　　2.2 对混凝土坍落度的影响 
　　混凝土拌和物的和易性施工经验告诉我们，在炎热天气下同样材料制成同等稠度的混凝土拌和物总要比寒冷天气多用一些水。同样拌和物的坍落度确实是随着它的温度升高而减小的。 
　　2.3 对混凝土裂缝产生的影响 
　　混凝土产生裂缝有多种原因，在混凝土硬化期间，水泥放出大量水化热，内部温度的不断上升会在表面引起拉应力，当混凝土由于受到基础或其他结构的约束，又会在内部出现拉应力，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。在钢筋混凝土中，拉应力主要由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。 
　　3 裂缝的成因 
　　由于混凝土的组成材料、微观构造以及所受外界影响的不同，混凝土裂缝产生的原因很多，水工建筑物产生裂缝主要有以下几种： 
　　3.1 环境不利 
　　侵蚀性水，由于混凝土保护层厚度有限，特别是当混凝土密实性不良，环境中的氯离子等和溶于水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈，生成氧化铁，氧化铁的体积比原来金属的体积大的多，铁锈体积膨胀，对周围混凝土挤压，使混凝土胀裂。 
　　3.2 构件超载 
　　构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩，出现垂直于构件纵轴的裂缝，构件在较大剪力作用下，产生斜裂缝，并向上、下延伸。 
　　4 混凝土裂缝的预防和补救措施 
　　由于水化热产生的升温较高、降温幅度大、速率快，使混凝土产生较大的温度和收缩应力是导致混凝土产生裂缝的主要原因。因此，为防治水化热引起的裂缝，施工前应计算升温峰值、内外温差及降温速率，制定相应的技术措施，防止和控制温度裂缝，确保工程质量。如果由于预防不到位而发生裂缝也应该采取相应的补救措施： 
　　4.1 降低入模温度 
　　降低原材料进入搅拌机的温度如夏季在水箱内加冰块，降低水温；粗骨料遮阳防晒，并洒冷水降温；细骨料遮阳防晒；散装水泥提前储备，避免新出厂水泥温度过高。采取以上措施**大限度降低混凝土出机温度。夏季，混凝土运输车加保温套或对罐体喷淋冷水降温。混凝土泵送管道遮阳防晒。混凝土浇筑作业面遮阳，减少混凝土冷量损失。 
　　4.2 开槽补缝法 
　　该法适合于修补较宽裂缝大于0.5mm，**用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后，将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中，再用人工继续搅拌。**后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度。 
　　5 结束语 
　　混凝土是土木工程中用途**广、用量**大的一种建筑材料。按预定性能设计和制作混凝土，研制轻质，高强度，多功能的混凝土新品种。利用现代新技术、大力发展新工艺、新设备；广泛利用工业废渣作原材料等，都是今后需要不断解决的课题。 

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