混凝土箱梁温度产生裂缝控制措施

赵军生

（中铁二十三局集团，黑龙江，齐齐哈尔，161000）

混凝土箱梁温度产生裂缝控制措施

赵军生

（中铁二十三局集团，黑龙江，齐齐哈尔，161000）

本文通过查阅有关混凝土方面的书籍，对混凝土温度裂缝产生的原因和预防裂缝的措施进行等进行阐述,并提出了相应的裂缝控制措施。

混凝土；温度；裂缝；原因；控制

我国高铁建设正在如火如荼的进行中，900T箱梁的现场生产每天都在进行，混凝土的浇筑时刻都在发生。而混凝土的裂缝较为普遍，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。

由于我国幅员辽阔，温差大，北方地区温差达到 70℃，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。

因此本文仅对施工中混凝土温度裂缝的成因和处理措施做一探讨。

一、裂缝产生的原因分析

现浇箱梁混凝土裂缝产生的原因很多，常见的有温度和湿度变化、基础不均匀沉降、支架模板变形和原材料不合格等原因。

在混凝土硬化收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因。塑性收缩发生在混凝土浇筑后4～5小时左右，此时水泥水化反应激烈,分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，为塑性收缩。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。在箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，即为缩水收缩(干缩)。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104， 长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×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。这在大跨径箱型连续梁桥中更为明显。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。

二、裂缝控制措施

1、控制温度措施：

（1）选用低热或中热水泥，改善骨料级配，减少水泥用量，降低水灰比，加大粉煤灰的掺量等措施以减少混凝土中的水泥用量；

（2）在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热。

（3）改善混凝土的搅拌加工工艺，降低混凝土的浇筑温度。

（4）加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻布等覆盖，并注意洒水养护,适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。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；

（5）在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。

（6）炎热的夏天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，浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；

（7）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温。

2、外加剂措施：

在混凝土的施工中，为了提高模板的周转率，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模，在表面引起很大的拉应力，出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度亦较气温为高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力迭加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有导致裂缝的危险，但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫海棉等，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。

为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，使用减水防裂剂，其主要作用为：

（1）混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力，但会使混凝土强度降低。

（2）水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%左右。

（3）水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少 15%的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。

（4）减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。

（5）提高水泥浆与骨料的粘结力，提高的混凝土抗裂性能。

（6）混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。

（7）掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。

（8）掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。

（9）掺外加剂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩。

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。

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。混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。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。

三、总结

以上对现浇箱梁混凝土的施工温度与裂缝之间的关系在理论和实践上进行了初步探讨，具体施工中我们要靠多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，相信对于现浇箱梁混凝土裂缝成因分析会更加透彻，多方面的研究探讨，箱梁混凝土的裂缝是完全可以避免的。

TU568

1674-3954（2011）03-0289-01