防裂技术论文

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防裂技术论文范文第1篇

关键词：水泥混凝土；温度；裂缝；原因；预防

Abstract: This paper is mainly about the cement concrete temperature cracks, the concrete temperature control and crack prevention measures are discussed.

Key words: concrete; temperature crack; reason; prevention;

中图分类号：TU528.45 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

前言

长期以来，水泥混凝土工程的裂缝较为普遍，尤其在桥梁工程和路面工程中，裂缝更是不少。究其原因，主要涉及到混凝土的原材料、配合比、施工工艺及所处的环境因素等。水泥混凝土因所处环境中温度的变化，造成应力的变化，从而产生破坏性裂缝，这是裂缝裂缝产生的重要原因。在施工中混凝土常常出现的温度裂缝，破坏了结构的整体性和耐久性，对工程质量具有显著的不容忽视的影响。

一、裂缝的原因

混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性、结构不合理、原材料不合格、模板变形以及基础不均匀沉降等。

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）×10-4， 长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×10-4。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，造成同一块混凝土中其抗拉强度是不均匀的，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。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，由于受到基础或老混凝上的约束，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。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不及时、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往因干缩导致裂缝。

二、 温度应力的分析

2.1根据温度应力的形成过程可分为三个阶段。

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，二是混凝土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。

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。

晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。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。

2.2根据温度应力引起的原因可分为两类，这两类温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。

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，桥梁台身，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。

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。

三、温度的控制和防止裂缝的措施

为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。

3.1 控制温度的措施

采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，添加外加剂，如引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；在已经浇注完成的混凝土表面铺设水管，养生的同时进行降温处理；热天浇筑混凝土时用水冷却碎石，避开日最高温度时段以降低混凝土的浇筑温度；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；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变化。

3.2 改善约束条件的措施

合理地设置伸缩缝及沉降缝；避免基础开挖过大；合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要。应特别注意避免产生通缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的。

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。当拆模过早，会在表面引起很大的拉应力，出现“温度冲击”现象。但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如草帘海棉等，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。

加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小，因为大体积混凝土的含筋率极低。只是对一般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下，钢的各项性能是稳定的，而与应力状态、时间及温度无关。在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小了。而且如果钢筋的直径细而间距密时，对提高混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝，其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅，但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。

为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的重要措施之一。

防裂技术论文范文第2篇

【论文摘要】：文章提出了解决墙体裂缝的各种技术措施。

长期以来，人们一直在寻求治理砌体裂缝的实用技术，并根据裂缝的性质及影响因素，提出了一些预防和控制裂缝的措施。并从防止裂缝的概念上，形成了"防"、"抗"、"放"的构想。这些措施、构想有些已运用到工程实践中，也收到了些效果。但目前总的情况是，加气砼砌块的墙体裂缝仍较严重。对此，我们在调查研究、查阅资料、工程试点的基础上，提出了以下解决粉煤灰加气砼砌块非承重墙体裂缝的工程技术。

1. 砌块材料

(1) 砌块块材应有产品合格证、产品性能检测报告、主要性能的进场复验报告。

(2) 砌块强度等级必须符合规定，各项性能指标、外观质量、块型尺寸允许偏差应符合国家标准《蒸压加气混凝土砌块》（GB／T11968-1997）的要求。

(3) 对进入施工现场的砌块材料应按产品标准进行质量验收。对质量不合格或产品等级不符合要求的，不得用于砌体工程。不得将有裂缝的砌块面砌于外墙外表面。

2. 砌筑、抹面砂浆

砂浆所用材料的品种和性能应符合设计要求外，还应符合以下要求：

(1) 粉煤灰加气砼砌块砌筑墙体时，需要使用配套的专用砌筑砂浆与抹石砂浆。国家建材行业标准《蒸压加气混凝土用砌筑砂浆与抹面砂浆》（JC890-2001）是根据砌块对砂浆的功能要求制定的。

施工时，砌筑砂浆、抹面砂桨的干密度、抗压强度，抗折强度、粘结强度、收缩性能等指标必须符合标准要求；砂浆的原材料，如水泥、石灰膏、砂、掺合料、外加剂的性能指标，均应符合相应技术标准的规定。

(2) 砌筑砂浆采用普通砂浆时，对砂浆的技术要求应符合国家标准《砌体工程施工质量验收规范》（GB50203-2002）的规定。

施工时，砌筑砂浆应通过试配确定配合比。砂浆试块强度验收时，其强度合格标准必须符合规定。砂浆的原材料还应符合相应标准的规定。

(3) 抹面砂浆采用普通砂浆时，对抹面砂浆的技术要求，应符合国家标准《建筑装饰装修工程质量验收规范》（GB50210-2001）及《住宅装饰装修工程施工规范》（GB50327-2001）的规定。

对砂浆的原材料、配合比及强度检验，还应符合相应标准规定。

3. 框架结构非承重墙体施工

粉煤灰加气砼砌块的砌体工程施工。除应符合规范 GB50203-2002的基本规定外，尚应符合以下要求：

(1) 砌块在运输、装卸过程中，严禁抛掷和倾倒。进场后应按品种、规格分别堆放整齐，堆放高度不得超过2M，并应防止雨淋。

(2) 砌体的龄期应超过28d才能上墙砌筑。

(3) 对采用专用砂浆砌筑时，砌体含水率应小于15%，并进行干砌。对采用普通砂浆砌筑时，在控制含水率的同时，应提前1-2d浇水湿润。在高温季节砌筑时，宜向砌筑面适量浇水。

(4) 切割砌块应使用手提式机具或相应的机械设备。

(5) 砌筑前，应按设计要求弹出墙的中线、边线与门窗洞位置，并应以皮数杆为标志，拉好水准线。井按排块设计进行砌筑。并适当控制每天的砌筑速度。

(6) 填充墙体底部应砌高强度砖，如灰砂砖、页岩砖、砼砖等。其高度不宜小于200mm。

(7) 不同干密度和强度等级的砌块不应混砌，也不得和其它砖、砌块混砌。

(8) 砌体转角和交接部位应同时砌筑。对不能同时砌筑又必须留设临时间断处，应砌成斜槎。

(9) 填充墙砌体留置的拉结钢筋位置应与砌块皮数相符合。其钢筋宜采用植筋方法固定在框架柱上。其规格、数量、间距、长度应符合设计要求。填充墙与框架柱之间的缝隙应用砂浆嵌填密实。

(10) 砌体砌筑时，应严格控制水平度、平整度。并应错缝搭砌，搭砌长度不应小于砌块长度的1/3。不能满足搭砌长度要求的通缝不应大于2皮。

(11) 砌体的灰缝厚度和宽度应正确，其水平灰缝厚度及竖向灰缝宽度分别宜为15mm和20mm。砌筑的水平、垂直砂浆饱满度均应≥80%。同时砌筑后宜对水平缝、垂直缝进行勾缝，勾缝深度为3-5mm。

(12) 填充墙砌至接近梁底时，应留一定空隙，并应至少间隔7d后，采用侧砖、立砖或砌块斜砌挤紧，其倾斜度宜为约60度，砌筑砂浆应饱满。

(13) 墙体尺寸允许偏差，如轴线位移、垂直度、表面平整度、门窗洞口高宽及偏移等应控制在规范允许范围内。

4. 墙体与门窗框的连接与密封

(1) 门窗安装应先在墙体中预留门窗洞，然后再安装门窗框。

(2) 普通木门安装，应在门洞两侧的墙体，按上、中、下位置每边砌入带防腐木砖的C15砼块，然后用钉子将木门框与砼块连接固定。

(3) 塑钢、铝合金门窗安装，应在门窗洞两侧的墙体，按上、中、下位置每边砌入C15砼块，然后用尼龙锚柱或射钉弹将塑钢、铝合金门窗连接铁件与砼块固定。

(4) 木门框与墙体间隙，采用麻刀水泥砂浆或麻刀混合砂浆进行嵌填，要分层填塞密实，待达到一定强度后，再用水泥砂浆抹平。

(5) 塑钢、铝合金门窗与墙体之间的缝隙，采用PU发泡剂进行填塞，并在切割成深5-8mm槽口后，内外用砂浆填嵌密实，待砂浆达到强度后，用建筑密封胶封口。

5. 墙体暗敷管线

(1) 水电管线（包括穿墙套管、线盒、插座等）的暗敷，必须待墙体完成并达到一定强度后才能进行。开槽或凿洞时，应使用轻型电动切割机并辅以镂槽器。凿槽开洞时，与墙面夹角不得大于450。开槽及洞口深度不宜超过墙厚的1/3。

(2) 敷设管线后的沟槽、穿墙套管和预埋件等，应用1:3水泥砂浆填实，宜比墙面微凹2mm，再用粘结剂补平。并沿槽长及洞口周边外贴大于100mm宽耐碱玻璃纤维网格布加强。

6. 墙面抹灰施工

(1) 外墙抹灰施工前应先安装门窗框、护栏等，并应将墙上的孔洞堵塞密实。

(2) 室内墙面、门洞口的阳角应采用1:2水泥砂浆做暗护角，其高度不应低于2m，每侧宽度不应小于50mm。

(3) 当要求抹灰层具有防水、防潮功能时，如厨房、卫生间应采用防水砂浆。

(4) 抹灰前基层表面的尘土、舌头灰、污垢、油渍等应清除干净，同时对砌块的缺棱掉角、灰缝不饱满等缺陷要进行填补。若采用普通砂浆抹灰，应将墙面洒水湿润，但墙面不应有挂水。

(5) 采用普通砂浆抹灰时，宜在基层表面涂刷专用界面剂，以利基层与抹灰砂浆粘结牢固。当未涂刷界面剂时，底灰可适当掺加乳胶或107胶水。

(6) 大面积抹灰前应设置标筋，底灰厚度在8mm以内并压实。找平层及面层应有适当间隔时间。底灰强度不得高于找平层、面层抹灰强度。抹灰应分层进行，当抹灰总厚度等于或大于35mm时，应采用钢丝网或玻璃纤维网格布加强。对外墙抹灰应作分格缝处理。

(7) 外墙抹灰时，夏季采用遮阳蓬布，避免在暴晒下抹灰；冬季应采取防冻措施。

(8) 为了防止抹灰层开裂，宜喷洒防裂剂，在抹底灰后喷洒防裂剂。为遇干热、强风天气时，在找平层、面层再喷洒防裂剂。

(9) 填充墙与砌体结合部的处理，应在该部位内外两侧，敷设宽度不小于200mm的钢丝网或玻璃纤维网格布，在绷紧后分别固定在砼与砌体的底灰上，要保证网片粘结牢固。

(10) 各抹灰层应防止快干、水冲、撞击和震动。在凝结后应采取措施防止玷污和损坏。对于普通砂浆，抹灰层应在湿润条件下养护。宜在抹灰层上喷养护剂，进行充分养护。

7. 有关防止墙体裂缝构造与加强措施

(1) 门窗过梁与窗台板做法，墙体洞口、附墙固定件做法均应符合设计规定。当门窗洞过大时，宜在门窗侧设置防裂构造柱。

(2) 当填充墙体超长、超高时，应设置防裂构造柱或配筋带。

(3) 在内外墙面的抹灰砂浆中掺杜拉纤维或丹强丝。

防裂技术论文范文第3篇

论文关键词：大体积混凝土 裂缝现象 控制措施

论文摘要：在现代工业与民用建筑中，大体积混凝土的工程规模越来越大，结构形式也越来越复杂，但常常出现裂缝现象是大体积混凝土结构施工中的一个重大研究课题。文章针对基础大体积混凝土裂缝控制进行了探讨。

基础大体积混凝土裂缝控制是建筑施工的一个难题，文章通过某办公楼工程基础混凝土浇筑实践的分析，从原材料、混凝土配合比设计、结构构造和施工养护措施等多方面对其进行探讨，同时提出一些经过实践检验，行之有效的裂缝控制措施。

1工程概况

该工程总建筑面积71 797 m2，地下2层，地上37层，裙楼4层，总高度154.4 m，为内筒外剪超高层结构。基础混凝土6 300 m3，主楼、裙楼部分底板厚度为2.5 m，核心筒底板最大厚度为6.3 m。浇筑期间气温18～36 ℃。为确保混凝土工程质量，严格控制超规范裂缝出现，本工程采用综合控温防裂措施，取得了较为理想的效果。

2控温防裂技术措施

2.1严格控制原材料质量

浇筑前所有原材料均按有关规范抽检其质量指标。浇筑过程中，由施工单位不定期抽检商品混凝土搅拌站所用原材料质

量，发现问题及时纠正。

2.2按高性能混凝土确定配合比

该工程原设计用42.5R普通硅酸盐水泥配制C40混凝土，考虑到核心筒底板最大厚度达6.3 m，采用42.5R普通硅酸盐水泥水化热较高，而且从高性能混凝土的观点出发，采用32.5R普通硅酸盐水泥可以满足强度要求，故采用32.5R普通硅酸盐水泥。

2.3采用补偿收缩混凝土技术

采用补偿收缩混凝土是防止超规范裂缝出现的可行办法之一。施工人员筛选出优质膨胀剂，并在掺量及膨胀条件上予以充分考虑，为取得良好的防裂效果创造了必要条件。

2.4增设构造钢筋防裂抗裂

在混凝土侧面增设φ12水平防裂钢筋，使水平钢筋间距不超过100 mm。该核心筒底板周长很大，其收缩值将十分明显，因此仅靠混凝土本身抗裂是不够的。实践证明，在构造上适当增加防裂抗裂钢筋，对防止裂缝的出现起到了不可忽视的作用。

2.5采取严格的养护措施

该工程采用了3项养护措施：混凝土表面收光后立即覆盖一层塑料薄膜，以防止早期失水出现塑性裂缝；根据测温结果，适时在塑料薄膜上覆盖2～3层棉毡保温，同时在混凝土中部设置冷却水管降温；在塑料薄膜下适时补水，以保证水泥和膨胀剂发挥补偿收缩作用的充分条件。

3施工中注重的问题

3.1测温点布置图

测温点布置的原则应使不同施工区段、不同标高处的混凝土温升均能得到监控。该承台混凝土的施工方案为自北向南一次连续浇筑，混凝土的初凝时间控制在8～10 h，采用4台混凝土泵自北向南全断面推进，混凝土供应量应保证在初凝时间内，使流淌距离达15～20 m的混凝土得以振捣密实并能及时覆盖。

该工程测温点布置采用“V”型布置，在混凝土断面上布置3～5个温度传感器，即2.5 m厚处为3个温度传感器，5 m厚处为5个温度传感器，保证不同施工区段、不同标高处的混凝土温升均可在显示屏上得到反映，从而及时指导温控工作。

3.2关于混凝土内部的最高温升

影响混凝土内部最高温升的主要因素：混凝土配合比中的水泥强度等级、品种和水泥用量；混凝土入模湿度；混凝土厚度；混凝土内部冷却系统效率等。

取两个具有代表性的点：A点靠承台北侧（2.5 m厚）一个点；B点为核心筒底板（5 m厚）上一个点。浇筑该承台北侧（A点）时的气温为36 ℃，混凝土入模温度达29 ℃。混凝土浇筑顺序为从北向南连续浇筑，A点附近的混凝土最先完成浇筑，在较高入模温度作用下，水泥加速水化放热并在内部积聚，混凝土中心最高温度达到72.8 ℃，而5 m厚B点处混凝土内部最高温度只有72.1 ℃。这一现象与混凝土温升规律相悖，究其原因在于泵送商品混凝土流动性较大（出机坍落度在220 mm以上），承台较厚，混凝土浇筑过程中流淌距离长达15～20 m，因此在B点客观上形成了分层浇筑，从而使水泥水化热得以分层释放，避免了温峰迭加，使B点最高温升得以降低。

3.3关于混凝土温差控制

一般认为，大体积混凝土裂缝防治的关键在于控制混凝土温差小于25 ℃，最大不得超过30 ℃。但对于厚度和体量均较大，而且采取一次性连续浇筑的混凝土结构而言，在混凝土温升早期阶段，这一限定可适当放宽，这样不仅降低了施工和温控难度，而且有利于增进混凝土（掺活性矿物掺合料）早期强度，提高混凝土自身抗裂能力。

该承台2.5 m厚A点处混凝土浇筑后22～34 h期间，混凝土中心与表面温差一度达到34.4 ℃，测温结束后检查该处混凝土均未出现裂缝。主要由于在混凝土浇筑早期升温阶段强度较低或呈塑性状态，混凝土弹性模量很小，由变形变化引起的应力很小，温度应力可忽略不计。但在混凝土降温阶段，温差必须控制在30 ℃以内，而且降温速率不能过快，否则很容易引发温度收缩裂缝。该承台2.5 m厚处降温速率平均为1.5 ℃/d，5 m厚处降温速率平均为1.39 ℃/d。实践表明，养护温度越高，掺用活性矿物掺合料的结构内部混凝土强度越高。因此，该承台C40混凝土14 d强度应超过标准强度的80%，由温差引起的收缩

应力远小于该龄期混凝土的抗拉强度，所以没有出现温度裂缝。

该承台采用掺粉煤灰和膨胀剂的补偿收缩混凝土，增设了水平抗裂钢筋，从材料和构造角度提高了混凝土抗裂能力。同时采用分层浇筑，一次连续完成6 300 m3混凝土的整体浇筑施工。在施工和养护期间，对全场混凝土进行了温度测控。混凝土拆膜后，侧面平整光滑，表面未出现任何有害裂缝。该承台混凝土施工实践证明：①采用“双掺”、补偿收缩技术和60 d甚至90 d龄期强度验收，优选配合，尽可能减少水泥用量，可以最大程度地降低混凝土温升，为混凝土防裂抗裂创造有利条件；②增设抗裂构造钢筋，可有效减少混凝土表面裂缝；③混凝土施工采用分层浇筑，可延长水泥水化放热时间，减缓混凝土降温速率，减小温度应力，有利于控制混凝土内部收缩裂缝；④混凝土表面及时充分补水养护是充分发挥膨胀剂效能，防止超规范裂缝出现的重要条件。

关于混凝土温差控制一般认为，大体积混凝土裂缝防治的关键在于控制混凝土温差小于25 ℃，最大不得超过30 ℃。但对于厚度和体量均较大，而且采取一次性连续浇筑的混凝土结构而言，在混凝土温升早期阶段，这一限定可适当放宽，这样不仅降低了施工和温控难度，而且有利于增进混凝土（掺活性矿物掺合料）早期强度，提高混凝土自身抗裂能力。

该承台2.5 m厚A点处混凝土浇筑后22～34 h期间，混凝土中心与表面温差一度达到34.4 ℃，测温结束后检查该处混凝土均未出现裂缝。主要由于在混凝土浇筑早期升温阶段强度较低或呈塑性状态，混凝土弹性模量很小，由变形变化引起的应力很小，温度应力可忽略不计。但在混凝土降温阶段，温差必须控制在30 ℃以内，而且降温速率不能过快，否则很容易引发温度收缩裂缝。该承台2.5 m厚处降温速率平均为1.5 ℃/d，5 m厚处降温速率平均为1.39 ℃/d。实践表明，养护温度越高，掺用活性矿物掺合料的结构内部混凝土强度越高。因此，该承台C40混凝土14 d强度应超过标准强度的80%，由温差引起的收缩应力远小于该龄期混凝土的抗拉强度，所以没有出现温度裂缝。

4结束语

该承台采用掺粉煤灰和膨胀剂的补偿收缩混凝土，增设了水平抗裂钢筋，从材料和构造角度提高了混凝土抗裂能力。同时采用分层浇筑，一次连续完成6 300 m3混凝土的整体浇筑施工。在施工和养护期间，对全场混凝土进行了温度测控。混凝土拆膜后，侧面平整光滑，表面未出现任何有害裂缝。该承台混凝土施工实践证明：①采用“双掺”、补偿收缩技术和60 d甚至90 d龄期强度验收，优选配合，尽可能减少水泥用量，可以最大程度地降低混凝土温升，为混凝土防裂抗裂创造有利条件；②增设抗裂构造钢筋，可有效减少混凝土表面裂缝；③混凝土施工采用分层浇筑，可延长水泥水化放热时间，减缓混凝土降温速率，减小温度应力，有利于控制混凝土内部收缩裂缝；④混凝土表面及时充分补水养护是充分发挥膨胀剂效能，防止超规范裂缝出现的重要条件。

参考文献：

1 张宏伟.大体积混凝土裂缝控制［J］.市政技术，2010（S1）

防裂技术论文范文第4篇

论文摘要:大体积混凝土在施工过程中，温度裂缝是常遇到的问题，这也是大体积混凝土施工中的难点;温度裂缝的产生会影响到结构的性能，严重时还会影响到结构的安全使用。文章基于温度应力对混凝土温度裂缝产生的原因、混凝土温度裂缝的控制和预防等进行分析。

大体积混凝土在现代工程建设中占有重要的地位，特别是工业建筑工程中应用十分广泛，如火力发电厂的汽机基础，就是一个大型的大体积混凝土特例。大体积混凝土施工的工艺要求很高，在施工过程中，如何控制大体积混凝土的温度裂缝就是施工工艺的关键点，也是大体积混凝土施工的难点。尽管在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍时有出现。混凝土中裂缝的出现严重影响到混凝土结构的整体性和耐久性。从而影响到混凝土结构的使用功能及安全性能。因此在大体积混凝土施工过程中，温度应力及温度的控制十分重要。

一、温度裂缝产生的原因分析

混凝土裂缝产生的原因有很多种，一是由外荷载引起的，这是发生最为普遍的一种情况，二是结构次应力引起的裂缝，这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的;三是变形应力引起的裂缝，这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形，当变形受到约束时便产生应力，当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。

建筑工程中的大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致大体积混凝土产生裂缝的主要原因。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成了温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的;通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上，都属有害裂缝。因此，掌握温度应力的变化规律及温度控制对于进行大体积混凝土施工极为重要。

二、温度应力的分析

(一)温度应力的形成过程

温度应力的形成可分为以下三个阶段:

早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段有两个特征，一是水泥放出大量水化热，二是混凝土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。

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，在此期间混凝土的弹性模量变化不大。

晚期:混凝土完全冷却以后的服役时期。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叠加。

(二)温度应力引起的原因

对于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。因为大体积混凝土结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间过程出现压应力，这种应力成为自身应力。

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，此时的应力称为约束应力。

这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。温度应力的分布及大小是比较复杂的，在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松弛，所以分析计算温度应力时，还必须考虑徐变的影响。

三、温度裂缝控制措施

为了有效地控制有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件等方面全面考虑，结合实际采取相应措施。

(一)降低水泥水化热和变形

1.选用低水化热的水泥品种配制混凝土，如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。

2.充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量。

3.使用粗骨料，尽量选用粒径较大、级配良好的粗细骨料;控制砂石含泥量。

4.在混凝土内部预埋冷却水管，能入循环冷却水，强制降低混凝土水化热温度。

5.允许设置后浇缝时，合理地设置后浇缝。大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减小外应力和温度应力;同时也有利于散热，降低混凝土的内部温度。

(二)降低混凝土温度差

选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热天气浇筑混凝土。夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土，可对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷，或对骨料进行覆盖或设置遮阳装置避免日光直晒，以降低混凝土拌合物的入模温度。

(三)加强施工中的温度控制

1.在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性，减低温度应力，夏季应注意避免曝晒，注意保湿，冬期应采取措施保温覆盖，以免发生急剧的温度梯度发生。

2.采取长时间“应力松弛效应”。

3.加强测温和温度监测与管理，采取信息化控制，随时控制混凝土内的温度变化，内外温差控制在25度以内，基面温差和基底面温差均控制在20度以内，及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度不至过大，以有效控制有害裂缝的出现。

(四)提高混凝土的极限拉伸强度

1.选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度，减小收缩变形，保证施工质量。

2.采取二次投料法，二次振捣法，浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。

(五)外加剂的使用

使用外加剂也是控制温度裂缝的重要措施之一，许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，外加剂的正确合理使用，比单纯地靠改善外部条件，可能会更加简捷、经济。

1.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%。

2.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。

3.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。提高水泥浆与骨料的黏结力，提高的混凝土抗裂性能。

4.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。减水防裂剂可有效地提高混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。

5.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。

6.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。

7.掺外加剂混凝土和易性好，表面易抹平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩。

四、结语

以上对大体积混凝土的施工温度裂缝的产生及控制进行了理论和实践上的初步探讨，总之，大体积混凝土温度裂缝问题是可以通过规范施工得到控制的，在施工过程中，必须严把质量关，各个环节严格按照相关的要求进行操作，同时在施工实践中要善于总结经验，不断更新施工工艺，不断提高施工技术水平，结合多种预防处理措施，大体积混凝土的温度裂缝是完全可以避免的。

参考文献

[1]建筑施工手册(第三版)编写组.建筑施工手册4[M].北京:中国建筑工业出版社，1997.

防裂技术论文范文第5篇

关键词：大体积混凝土温度应力温度场

中图分类号：TV544+.91文献标识码： A

1 绪论

混凝土水化热温度场和应力场是一个很复杂的问题，涉及多个领域。混凝土浇注以后，由于水化热的散发与对流边界条件和浇注时差相关，温度应力场的变化与混凝土弹性模量以及微观结构的变化是同步发展的，所以在早期混凝土温度及应力计算中，必须考虑放热量、浇注条件及混凝土弹性模量与密度的变化规律。混凝土结构温度场分析的关键是绝热温升模型，朱伯芳通过绝热温升的试验研究，提出了温度对水泥水化反应速率影响的绝热温升表达式；凌盛道等在此基础上，从化学反应动力学原理出发，提出了考虑温度和化学反应物浓度对水泥水化反应速率影响的水泥水化反应放热模型。本文在上述研究的基础上，同时综合考虑温度、混凝土材料特性、混凝土早期强度的形成、混凝土水泥水化热和对流边界条件的时间效应及浇注时差等因素，分析水化热温度场时效计算模式；在对箱梁水化热温度场监测的基础上，运用有限元分析软件建立承台实体模型对承台进行了温度场和应力场分析。

2 水化热有限元分析

水化热分析可分为热传导分析与热应力分析。热传导分析主要计算水泥的水化过程中发热、传导、对流等引起的随时间变化的节点温度。将节点温度作为荷载加载后，计算随时间变化的应力称为热应力分析。一般来说，通用有限元程序非稳态温度场计算的原理和方法都是一致的，现简介如下：

某瞬时物体内部各点的温度分布称为该物体的温度场，数学表达式为

T=f(x，Y，z，r)

由于水化热作用，处在施工阶段的实体混凝土承台的温度场属于非稳态温度场。

水化热作用下，热传导方程为：

式中：T为物体的瞬态温度(℃)； z、y和z为空间笛卡尔坐标(m)；a为导温系数a=／cp; 导热系数(kJ／m·h·℃)；p为材料的密度(kg／m3)；c为材料的比热容(kJ／kg·℃)；为混凝土的绝热温升(℃)。

初始条件有两种情况，一是，当=O时，温度场是坐标的已知函数：

T(x，y，z，0)= (z，y，z)

另一种是，当=0时，初始的温度分布是常数，即

T=f(x，y，z，0)= =const

边界条件通常有三种。

(1) 第一类边界条件

混凝土表面温度T是时间的已知函数，即

T()=f() (5)

(2)第二类边界条件

混凝土表面的热流量是时间的已知函数，即

式中：n为表面外法线方向。若表面是绝热的，则有

=0

(3)第三类边界条件

当混凝土与空气接触时，假定经过混凝土表面的热流量与混凝土表面温度T和气温之差成正比，即

式中：为表面放热系数(kJ／m2·h·℃)。

当表面放热系数趋于无限时，,即转化为第一类边界条件。当表面放热系数=0时，又转化为绝热条件。第三类边界条件表示了固体与流体(如空气)接触时的传热条件。

3 仿真分析

桥梁总长4343.5米，其中正桥3293米。主墩承台尺寸均为19.0×19.0×5m的矩形整体式钢筋混凝土结构，单个承台混凝土总方量约为1805m3，设计强度等级为C35。

3.1气象资料

该地区属亚热带湿润季风气候，四季分明，雨量充沛、气候温和湿润，年平均气温为15.8℃-17.5℃，多年气温统计情况见下图3.1。

图3.1历年气温统计图

3.2设计资料

承台混凝土厚5m，一次浇筑成型，混凝土设计标号C35，受桩基和封底混凝土约束。

计算时考虑徐变对混凝土应力的影响，混凝土的徐变取值按经验数值模型，如下所示：

式中：C1＝0.23／E2，C2＝0.52／E2，E2为最终弹模。

3.3仿真计算

采用有限元软件对承台建立有限元模型，根据施工工期安排，承台浇筑温度按不超过28℃计算，承台内部最高温度为63.4℃，温峰出现时间为3天。承台最高温度包络图见图3.1。承台温度应力计算结果见表3.1，应力场分布见图3.2。图3.1承台最高温度包络图

承台温度应力计算结果见表3.1。

表3.1 承台温度应力场结果

图3.2 承台应力场分布图

结合表3.1温度应力结果和C35混凝土抗拉强度可知，承台温度各龄期的安全系数均在1.4以上，若保证混凝土施工质量，就能保证承台不出现有害的温度裂缝。结合计算结果，温控施工的关键点是：①浇筑温度的控制；②冷却水管通水的及时、稳定和持续；③早龄期内表温差的控制；④混凝土的持续养护。

（抗裂安全系数1.4的提出：参考《水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程》JTS202-1-2010，厄勒海峡隧道和丹麦大桥要求计算温度应力与劈裂抗拉强度之比不大于0.7，即劈裂抗拉强度与计算温度应力比不小于1.4，现场监测结果表明混凝土没有出现温度裂缝，温控效果良好。）

4控制措施

大体积混凝土温控施工贯穿了从混凝土的原料材选择、配比设计以及混凝土的拌和、运输、浇筑、振捣到通水、养护、保温等的全过程，是一个系统工程，需要施工各个环节精心组织，紧密配合才能达到良好的控制效果，具体有如下几个方面。

4.1混凝土浇筑温度的控制

降低混凝土的浇筑温度对控制混凝土裂缝非常重要。相同混凝土，入模温度高的温升值要比入模温度低的大许多。混凝土的入模温度应视气温而调整。现场为达到浇筑温度低于28℃的要求，需要注意控制原材料温度和生产运输过程中的保温。

图4.1不同气温下、不同浇筑温度、构件厚度的混凝土在约束条件下

最大应力水平和最大温差的关系

图4.1表示不同气温不同浇筑温度、不同厚度的构件，在约束条件下最大应力水平和最大温差的关系。可见，控制浇筑温度和最大温差可有效降低混凝土的最大温度应力。在混凝土浇筑之前，通过测量水泥、粉煤灰、砂、石、水的温度，估算浇筑温度。若浇筑温度不在控制要求内，则应采取相措施。

4.2冷却水管的埋设及控制

根据混凝土内部温度分布特征及控制最高温度的要求，合理布置冷却水管位置。混凝土浇筑到各层冷却水管标高后开始通水，升温时段通水流量应使流速达到0.6m/s以上，形成紊流，降温时段，可通过水阀控制减缓通水，使流速减半，水流平缓，以层流状态冷却混凝土。在降温期间降温速率小于1℃/d时，可停止通水。

4.3混凝土表面保温控制

对于大体积混凝土，由于水化放热会使温度持续升高，在升温的一段时间内应加强散热，如加大通水流量、降低通水温度等。当混凝土处于降温阶段则要保温覆盖以降低降温速率。

如遇气温较低或突遇大风降温天气，承台表面可采用整块塑料薄膜加土工布保温保湿。

混凝土保温充分、时间足够长，让混凝土慢慢冷却，拉应力会在砼徐变作用下部分松驰，直到温差达到允许范围，可有效控制裂缝的产生。

4.4 养护

暴露于大气中的新浇混凝土表面应及时进行水养护，以提高粉煤灰的后期强度，防止混凝土微裂纹的产生。可利用冷却循环水出口的水进行蓄水养护，养护水温度与混凝土表面温度之差不宜大于15℃，蓄水深度不宜小于200mm。当日平均气温低于5℃时，的承台表面不得直接洒水养护，应覆盖塑料薄膜和保温棉进行保湿、保温养护。保温材料应覆盖严密，接缝处重叠覆盖不应少于300 mm，边角处应加倍保温。气温骤降时，龄期低于28天的混凝土应进行表面保温。

4.5 施工控制

为确保大体积混凝土施工质量，提高混凝土的均匀性和抗裂能力，必须加强对每一环节的施工控制，混凝土施工严格按照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ04189）执行，并特别注意以下方面：

（1） 混凝土拌制配料前，各种衡器清计量部门进行计量标定，称料误差符合规范要求，严格按确定的配合比拌制。

（2）混凝土按规定厚度、顺序和方向分层浇筑。

5 结论

桥梁大体积混凝土工程质量控制的一个重要方面是温度裂缝控制。本文针对大体积混凝土承台的特点，在分析研究了桥梁大体积混凝土承台温度裂缝产生的机理和原因的基础上，建立仿真计算模型，提出了桥梁大体积混凝土承台温度裂缝的具体控制措施，对实际工程具有一定的指导意义。在实际应用中，根据具体工程特点选择恰当的控制方法，将会取得积极的技术经济效益。

参考文献：

[1] 朱伯芳 考虑温度影响的混凝土绝热升温表达式[期刊论文]-水利发电学报2003（02）

[2] 凌道盛;许德胜;沈益源 混凝土中水泥水化反应放热水化反应放热模型及其应用[期刊论文]-浙江大学学报（工学版）2005（11）

[3] 张澳;刘斌;贺拴海 桥梁大体积混凝土温度控制与防裂[期刊论文]-长安大学学报(自然科学版)2006(03)

[4] 张小川 桥梁大体积混凝土温控与防裂[学位论文]2006