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隨著國內(nèi)建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，大體積混凝土結(jié)構(gòu)在水工、核電等大型工程中應(yīng)用廣泛，其特性也廣泛為人關(guān)注。大量研究表明：大體積混凝土中膠凝材料水化放熱導(dǎo)致的溫度變化已經(jīng)成為引起混凝土早期開裂的主要原因，而混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫的存在會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)滲漏、預(yù)埋鋼筋銹蝕等問題，嚴(yán)重的甚至?xí)z留安全隱患，減少建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命。因此，如何預(yù)防大體積混凝土早期溫度裂縫是近幾十年來工程領(lǐng)域的學(xué)者重點(diǎn)關(guān)注的一個問題。

1 混凝土結(jié)構(gòu)早期溫度裂縫成因

在施工過程中，導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)早期溫度裂縫產(chǎn)生的成因很多，如環(huán)境溫度變化、水泥水化放熱、結(jié)構(gòu)約束作用等，而最主要的因素是水泥水化放熱。大體積混凝土具有結(jié)構(gòu)尺寸大、配筋率低等特點(diǎn)，在完成澆筑后，大體積混凝土中的水泥水化放熱速率快且放熱量大，混凝土內(nèi)部溫度迅速升高至40～60℃。由于混凝土結(jié)構(gòu)尺寸大、導(dǎo)熱性能差，因此混凝土內(nèi)部散熱緩慢、并積聚大量熱量，但混凝土外表面散熱較快、溫度相對較低，混凝土內(nèi)外部就形成了溫度差。當(dāng)混凝土內(nèi)、外部溫度差＞25℃時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的溫度變形在受到底部基礎(chǔ)、外界環(huán)境變化等約束時(shí)就會產(chǎn)生超過混凝土早期的極限拉伸應(yīng)力的溫度收縮應(yīng)力[5]，導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生溫度收縮裂縫，降低混凝土結(jié)構(gòu)防水抗?jié)B性能、影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能。

2 預(yù)防混凝土結(jié)構(gòu)早期溫度裂縫的控制措施

大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工總是容易出現(xiàn)溫度應(yīng)力導(dǎo)致的早期溫度裂縫，這不僅會降低混凝土結(jié)構(gòu)的功能和耐久性，也會損壞結(jié)構(gòu)的外觀性能。不過，在工程中溫度并非是引起混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫的唯一因素，裂縫的產(chǎn)生還與混凝土早期變形受到的約束程度及混凝土硬化過程中的瞬態(tài)材料性能等因素有關(guān)。過去，為減少早期溫度裂縫的產(chǎn)生，主要是采用限制水化升溫、設(shè)置施工縫及調(diào)整施工順序、限制溫差等措施。但這些措施并不能完全解決裂縫問題，還會增加工程成本，使施工復(fù)雜化。

2.1 優(yōu)化配合比以降低混凝土開裂敏感性

優(yōu)化配合比以降低混凝土開裂敏感性的出發(fā)點(diǎn)在于減少膠凝材料水化放熱?；炷羶?nèi)部最高溫升與水泥用量近似呈現(xiàn)正比趨勢，可通過減少水泥用量來降低溫升。在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、項(xiàng)目實(shí)際情況等因素選擇合適的低熱水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥，以減少水泥水化放熱；提高粗骨料比例以及采用粉煤灰、礦渣等活性摻合料替代水泥以減少水泥用量；采用高性能減水劑以調(diào)整新拌混凝土工作性及減少用水量。以工程經(jīng)驗(yàn)來看，上述溫控措施可綜合性地降低混凝土開裂敏感性[1]，減少混凝土早期溫度裂縫的產(chǎn)生。

2.2 采用混凝土外加劑提高混凝土抗裂能力

混凝土早期溫度裂縫的產(chǎn)生原理是溫度收縮應(yīng)力＞混凝土極限拉伸應(yīng)力。當(dāng)混凝土本身抗裂能力足夠高時(shí)，極限拉伸應(yīng)力也將足夠大，則開裂將不會發(fā)生。因此，在大體積混凝土施工中，可以添加混凝土外加劑來提高混凝土本身的抗裂能力，從而減少混凝土早期裂縫。目前，市面常見的用于工程裂縫控制的混凝土外加劑有膨脹劑、抗裂劑、密實(shí)增強(qiáng)劑、阻裂纖維等，品類良多、優(yōu)點(diǎn)各異，可根據(jù)工程特點(diǎn)選用合適的抗裂產(chǎn)品以達(dá)到理想的抗裂性能。此外，也可以采用水化熱調(diào)控類外加劑[6]，這類外加劑主要是通過其吸附特性來控制水泥水化進(jìn)程，從而減少水化放熱、降低混凝土內(nèi)外溫差，以及避免產(chǎn)生早期溫度收縮裂縫。

2.3 選取適宜施工方式以改善約束條件

大體積混凝土是一直處于約束條件下的，而約束程度不同則產(chǎn)生的約束應(yīng)力大小也不同。因此，工程中可以通過選取適宜的施工方式來改善約束條件，從而減少溫度收縮應(yīng)力的產(chǎn)生。如采用跳倉法施工、分塊澆筑、分層澆筑、控制混凝土澆筑速度、分層振搗密實(shí)等措施，避免熱量堆積，從而減少溫度應(yīng)力的產(chǎn)生[7-8]。不過，這些措施具有一定局限性，如延長施工周期以及難以保證施工質(zhì)量。

2.4 加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)措施保證裂縫控制效果

在混凝土施工中，混凝土的早期養(yǎng)護(hù)至關(guān)重要。如果混凝土早期保濕養(yǎng)護(hù)不到位，則混凝土結(jié)構(gòu)易因缺水而產(chǎn)生干燥收縮裂縫，同時(shí)還會影響到混凝土強(qiáng)度發(fā)展。因此，應(yīng)加強(qiáng)大體積混凝土早期養(yǎng)護(hù)措施，以保證裂縫控制效果。在混凝土澆筑后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行保濕、保溫養(yǎng)護(hù)，如在灑水后覆蓋塑料薄膜、草席、毛氈等材料，在夏季或冬季施工中采取遮陽或保溫措施、延長養(yǎng)護(hù)期
等[9]，以減少干燥收縮裂縫的產(chǎn)生，提高裂縫控制效果。

3 結(jié)語

大體積混凝土結(jié)構(gòu)由于材料本身特點(diǎn)，溫度變化無法避免，但可以采取措施以減少溫度變化引起的裂縫。大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生主要由水泥水化放熱引起，因此大體積混凝土早期溫度裂縫控制，應(yīng)從減少溫度應(yīng)力出發(fā)，輔以抗裂材料、嚴(yán)格養(yǎng)護(hù)等，綜合提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂能力，從而實(shí)現(xiàn)裂縫控制目的。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)施工技術(shù)人員的裂縫防控意識，從施工方面減少裂縫的產(chǎn)生。

內(nèi)容來源：中國商品混凝土網(wǎng)

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