高温下大坍落度混凝土施工裂缝分析与防治

张玉栋 陈 伟 薛 斌

(1.河北建筑工程学院，河北 张家口 075000；2.国网冀北电力有限公司张家口供电公司，河北 张家口 075000)



高温下大坍落度混凝土施工裂缝分析与防治

张玉栋1陈 伟2薛 斌1

(1.河北建筑工程学院，河北 张家口 075000；2.国网冀北电力有限公司张家口供电公司，河北 张家口 075000)

大坍落度混凝土在高温条件下的施工裂缝问题在现阶段显得尤为突出，已经成为困扰工程施工人员的一大难题，针对这种比较普遍的工程现象，对大坍落度混凝土在高温条件下裂缝出现的原因进行了分析，并提出了一系列有效的防治大坍落度混凝土裂缝出现和开展的措施.这些措施在实际工程中进行应用，取得了不错的效果，迄今为止无裂缝出现，为以后的类似工程提供了一定的借鉴作用.

高温；大坍落度混凝土；防治措施

0 引 言

近年来，随着商品混凝土的不断发展，泵送混凝土已经成为工程上使用最为广泛的一种混凝土，泵送混凝土由于使用管道进行输送，所以要求混凝土的坍落度S必须满足要求，所以一般工程上使用的泵送混凝土都是大坍落度混凝土(混凝土坍落度S在100 mm以上)，对于坍落度这么大的混凝土单纯的通过外加剂是不能够实现的，往往需要增大其水胶比W/B[1,2]，所以对于大坍落度混凝土来说，一般水胶比W/B比普通混凝土要大，水胶比W/B越大，水泥颗粒和水的接触面积越大，混凝土的凝结硬化速度就越快，所以对于大坍落度混凝土来说，其水化放热速度更快，若再加以外界高温的影响，混凝土内部的水化不能及时的传递出去，混凝土内外出现热应力，就会导致混凝土裂缝的出现[3].所以大坍落度混凝土来说，施工工艺不满足要求，就很容易导致混凝土在施工的工程中出现各种各样的裂缝，本文针对这种问题，对大坍落度混凝土在高温条件下裂缝出现的原因进行了分析，并提出了一系列有效的防治大坍落度混凝土裂缝出现和开展的措施.

1 大坍落度混凝土裂缝产生的原因分析

1.1 胶凝材料

胶凝材料的颗粒组成和矿物组成直接影响到胶凝材料水化反应的速度，尤其对于大坍落度混凝土，由于水胶比W/B比较大，胶凝材料水化放热是混凝土产生温度应力、导致温度裂缝的重要因素.如果胶材的早期强度过高，则水化速度过快，放热速度加快，在胶材水化早起就会因自身体积收缩或者温度收缩和干燥收缩而导致混凝土楼板开裂[4-6].

1.2 骨料(砂、石)不满足要求

如果实际工程中配制混凝土所选用的砂石其含泥量过多，那么随着混凝土的凝结硬化，在其界面处会存在缺陷，导致混凝土楼板表面产生不规则的网状裂纹.同时，骨料的含泥量过高，会导致骨料与水泥石的界面粘结力降低，除此之外还会增加混凝土的单位用水量，一方面增大了混凝土的体积收缩，另外一方面也降低了混凝土楼板的抗拉强度，从而导致混凝土楼板裂缝发生.

1.3 施工缝设置不合理

实际工程中，一些施工企业缺少必要的常识，为追求施工速度，不完全按照设计要求进行施工，随意设置施工缝.如施工过程中忽略企口缝的留置、导致斜坡槎的形成，楼板的后浇带减少模板支撑，甚至不支模板，不设水平拉结，企口缝存在蜂窝、孔洞，疏松的混凝土没有清理干净，这些因素都可能导致混凝土裂缝的出现.

1.4 温度变化

大坍落度混凝土浇筑完工后的初期，由于水泥水化会释放出大量的水化热.混凝土表面由于和大气接触，不受约束，散热很快，混凝土内部积聚大量的水化热，所以混凝土内部温度急剧上升.由于混凝土材料本身的导热性能差，水化热散发速度更为缓慢，这就导致了混凝土内外出现较大的温差，由于内外体积变化程度不一致，导致混凝土表面拉应力的产生.当这些拉应力超过混凝土的抗裂能力时，就会引发混凝土温度裂缝的产生[7-9].

随着外界环境温度的变化，在混凝土浇施工后期，特别是夏天太阳队混凝土表面暴晒时，混凝土的表面温度很高，这时，如果突遇大雨天气，混凝土表面温度迅速下降，这也会导致混凝土内外产生很大的温差.产生的温差越大，混凝土内外形成的温度应力也越大，所产生的拉应力也越大.尤其混凝土是一个非匀质的复合材料，各点的强度不可能完全一样，各点的变形也不一样，在相对薄弱的部位便首先引发裂缝的产生.

2 大坍落度混凝土裂缝防治措施

大坍落度混凝土由于水胶比W/B较大，这就导致水泥在凝结硬化变成水泥石过程中，水化放热速度快，混凝土温度升高，体积膨胀，这时混凝土内部产生的内应力为比较小的压应力.等到混凝土内部温度达到一定程度以后，热量不断向外传递，同时温度下降，这时将导致混凝土内外温差的产生.这时，混凝土因为降温，所以混凝土的体积会有所收缩，但是由于温度变化不均匀，并且受周围约束，所以混凝土内部会出现拉应力，当混凝土产生的拉应力大于其抗拉强度时，裂缝便产生了.因此，通过分析大坍落度混凝土裂缝产生机理，要想防治大坍落度混凝土的裂缝问题，防止混凝土内外出现过大温差是最为有效的措施，本文作者结合工程实践经验，认为可以从以下几个方面入手对高温条件下的大坍落度混凝土的裂缝问题进行防治.

2.1 原材料控制

原材料是影响混凝土水化热大小的关键因素，所以控制原材料是控制混凝土水化放热量有效的手段.

胶凝材料：不同品种的水泥由于混合材料的掺量不同，所以其水化放热量也不一样.对于大坍落度混凝土，尤其是在高温条件下使用的大坍落度混凝土，在选择胶凝材料的时候，同等级强度等级前提下，尽量选择低热水泥，如火山灰质硅酸盐水泥.

骨料：骨料在混凝土中主要起骨架的作用，基本不参与任何物理化学反应，所以在原材料选择时，尽量提高骨料的掺量，对于降低混凝土水化热是非常有效的.在选择骨料时，要严格控制骨料的含泥量以及石粉含量，同时选择颗粒级配良好的粗细骨料.

拌合用水：使用温度比较低的地下水，如果地下水温度仍不满足要求，可以再水中放置冰块降温后再使用.

外加剂：使用缓凝剂，延缓大坍落度混凝土的凝结硬化，为水化热的释放提供充足的时间，防止混凝土内外温差过大.

2.2 混凝土入模温度的控制

(1)优化施工顺序，选择合理的浇筑时间.

对于高温条件下的大坍落度混凝土来说，选择合理的浇筑时间、优化施工顺序非常重要，尽量在外界温度比较低的条件下浇筑混凝土，较优的施工顺序如下：

(2)用地下水喷淋粗骨料.

在混凝土浇筑前及混凝土配制过程中，可以使用地下水连续喷淋粗骨料，一方面可以降低骨料的温度，另外一方面也可以减少混凝土自生体积收缩变形.

(3)集料仓上方搭设凉棚.

在粗细骨料集料仓上方搭设凉棚，避免阳光直射.

表1 温措施采用前后温度对比

2.3 混凝土内部布置冷水管

图1 混凝土内部水管布置图

对于高温条件下的大坍落度混凝土来说，布置冷却水管是最为有效的一个措施，由于在高温条件下进行混凝土施工，混凝土的入模温度高，所以在施工的过程中降低混凝土水化热而产生内部高温显得尤为重要.

混凝土内部冷水管采用高强度的聚乙烯管，直径为5 cm，同时在混凝土内部设置测温探头，水管布置如图1所示，测温探头具体做法如图2所示.实时监测混凝土在养护过程中的内外温度的变化情况，并根据温度变化情况调整水泵的工作，以防止混凝土内外温差过大情况的出现，防止混凝土出现温度裂缝.混凝土内部三个测温点及室外温度变化如图3所示.

图2 测温探头做法 图3 混凝土内部温度随时间变化曲线

3 结 论

综上所述，本文针对高温条件下大坍落度混凝土的裂缝问题进行了重点研究.重点分析了大坍落度混凝土在高温条件下裂缝产生的原因，本文认为原材料的选择、施工缝的设置和外界环境温度的变化是导致大流动性混凝土开裂的主要原因.针对导致大坍落度混凝土在高温条件下裂缝开展的原因，本文提出了控制原材料、喷淋骨料和设置冷水管三条防治措施，并在实际工程中进行应用，效果良好，可以有效的防止大坍落度混凝土裂缝的出现.

[1]鞠丽艳．混凝土裂缝抑制措施的研究进展[J].混凝土，2002(5)：11～14

[2]储洪强，蒋林华，徐怡，等．电沉积法修复混凝土裂缝中电流密度的影响[J]．建筑材料学报，2009，12(6)：729～733

[3]陈肇元，崔京浩，朱金铨，等．钢筋混凝土裂缝机理与控制措施[J].工程力学，2006，23(z1)：86～107

[4]孙玉海，SUN Yu-hai．浅谈泵送混凝土裂缝的产生与防治措施[J].价值工程，2010，29(27)：91～91[5]施维军．水利工程泵送混凝土裂缝的防治措施浅析[J].江苏水利，2014(1)：20～21

[6]钟爱成，孙勇，谢剑学.泵送混凝土裂缝的成因及防治[J].建材技术与应用，2006(2)：63～64

[7]沈朝晖，田谷，朱红伟，等.高温季节泵送混凝土裂缝控制技术[J].南水北调与水利科技，2007，5(1)：42～44,49

[8]董秀玲，党玉荣.商品泵送混凝土裂缝发生规律及预防措施[J].江西建材，2014(10)：45～45

[9]郝晓玉，丁贤，唐延东.高强度泵送混凝土裂缝原因及质量控制[J].房地产导刊，2014(14)：301～301

Analysis and Prevention of Cracks in Concrete with High Slump at High Temperature

ZHANGYu-dong1，CHENWei2，XUEBin1

(1.Hebei University of Architecture,Zhangjiakou 075000,Hebei,China;2.Zhangjiakou Power Company,Hebei Electric Power Co.,Ltd,State Grid,Zhangjiakou,Hebei)

The construction crack problem of high slump concrete under high temperature is especially prominent at this stage,which has become a difficult problem for the construction workers.In view of this common engineering phenomenon,this paper analyzes the causes of cracks in high temperature condition,and puts forward a series of to prevent and cure the cracks of concrete with large slump.Being applied in practical engineering,these effective measures achieved good results.So far,no cracks appeared which provides a reference for future similar projects.

high temperature;great slump concrete;control measures

2016-02-27

张玉栋(1986-)，讲师，从事结构工程研究.

TU 7

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