浅谈建兴高速公路大体积混凝土施工中温度及收缩裂缝控制要点

王浩

【摘 要】本文介绍了在建兴高速公路大体积混凝土施工中温度及收缩裂缝的控制要点，为今后在混凝土施工中提供了一套技术方案。

【关键词】混凝土；温度应力；裂缝；控制

建兴高速公路起于辽宁省葫芦岛市建昌县石佛乡，与凌源至绥中高速公路（规划）互通，终于兴城市东侧与滨海公路相连。总投资53亿元，设计标准为双向四车道，设计时速为80公里/小时，全长90公里。主要工程包括隧道5座，互通立交桥7座，分离式立交桥23座，服务区1处。项目将于2014年建成通车。为落实省交通厅和省高建局的有关指示精神，加强大体积混凝土施工管理，结合以往高速公路施工经验，现将施工中混凝土的控制要点浅谈如下：

1 裂缝产生的原因

混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，其次混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格，模板变形，基础不均匀沉降等都能使得产生裂缝。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，由于受到基础或原混凝上的约束，又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。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。

2 应力的分析

（1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。

（2）中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。

（3）晚期：混凝土完全冷卻以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。

3 根应力分类

（1）自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。

（2）约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。

4 温度控制和防止裂缝的措施

（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。

（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。

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。

（7）使用外加剂也是减少开裂的措施之一。

5 混凝土的早期养护

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。

（2）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。

6 结语

以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系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，混凝土的裂缝问题是可以避免发生的。

【参考文献】

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[2]孙世国，白会人，林国棋，等.钢渣、粉煤灰混凝土强度特性的实验研究[J].北方工业大学学报，2005（1）.

[责任编辑：曹明明]