混凝土夏季施工表面早期裂縫分析與防治

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在混凝土施工過(guò)程中，剛澆注完成的混凝土上表面不能被模板等物覆蓋而裸露在大氣中，由于種種原因，其表面往往在開(kāi)始養(yǎng)護(hù)之前就產(chǎn)生裂縫，特別是夏季施工，具有較大水平表面的混凝土，裂縫產(chǎn)生更為突出，如夏季施工的水泥混凝土路面、水泥混凝土橋面和橋面鋪裝等，均出現(xiàn)了不同程度的養(yǎng)生前裂縫。針對(duì)這一現(xiàn)象，本文根據(jù)這類混凝土夏季施工的特點(diǎn)，提出了一些簡(jiǎn)便易行的夏季施工早期裂縫防治措施。
　　1、大水平表面混凝土夏季施工主要特點(diǎn)
　　1.1氣候炎熱、氣溫高
　　1.2混凝土的組成材料溫度高由于氣溫高、陽(yáng)光照射，用于組成混凝土混合物的砂、石材料溫度較高；新出廠水泥，往往溫度高，由于氣候炎熱，水泥中的熱量不易散發(fā)，加上太陽(yáng)照射等因素的影響，使得水泥的溫度較高，某些水泥的溫度可高達(dá)70℃。
　　1.3混凝土基礎(chǔ)或模板等支承物的溫度高
　　1.4裸露面大，受環(huán)境影響大
　　1.5氣候多變
　　2、混凝土表面產(chǎn)生裂縫的主要原因
　　2.1表面水分蒸發(fā)率大，造成新澆混凝土表面失水，形成塑性并收縮裂縫混凝土表面失水而塑性收縮是裂縫產(chǎn)生的主要原因。當(dāng)混凝土表面蒸發(fā)率大于1kg／m2.h時(shí)，其表面就容易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。氣溫、混凝土混合料的溫度、空氣的相對(duì)濕度以及風(fēng)速是影響混凝土表面水分蒸發(fā)的主要心素?；炷磷陨淼臏囟仍礁?，空氣相對(duì)濕度越小，風(fēng)速越大，混凝土表面水分蒸發(fā)率越大，夏季由于氣溫較高，使得混凝土中的水泥水化熱在較短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生，促進(jìn)了早期混凝土溫度的提升。有關(guān)資料表明，當(dāng)氣溫為14~C時(shí)，混凝土拌和后的第1個(gè)24h產(chǎn)生全部水化熱的43％；當(dāng)氣溫為30℃時(shí)，混凝土拌和后的第1個(gè)24h產(chǎn)生全部水化熱的62.5％。而粗、細(xì)集料和水泥自身的高溫一方面使早期混凝土溫度提高，另一方面，使得水泥水化熱更為集中，而環(huán)境的高溫使混凝土中的熱量不易散發(fā)，因而混凝土的整體溫度較其它季節(jié)施工的混凝土溫度高出很多。
　　高溫度的混凝土在夏季干燥風(fēng)的影響下，加大了表面的水分蒸發(fā)率，使得表面迅速失水而產(chǎn)生嚴(yán)重的塑性收縮，而其內(nèi)部的高溫促進(jìn)了水泥水化及混凝土硬化的快速進(jìn)行。在表面嚴(yán)重塑性收縮和內(nèi)部約束的共同作用下，造成了混凝土表面塑性收縮裂縫的產(chǎn)生。
　　水分蒸發(fā)不僅造成表面裂縫。而且由于失水，使得混凝土表面水泥水化水不足，影響表面混凝土硬化和強(qiáng)度增長(zhǎng)。
　　2.2混凝土斷面溫度差異使表面產(chǎn)生熱裂縫
　　混凝土在夏季施工中，由于基礎(chǔ)或模板受到太陽(yáng)的暴曬等作用，溫度高于環(huán)境氣溫。其高度使得與其相鄰部位混凝土中的水泥水化速度及水化熱產(chǎn)生的速度大于表面，造成表面與內(nèi)部混凝土的溫差加大，當(dāng)表面溫度與內(nèi)部溫度的差異超過(guò)15℃時(shí)，就容易產(chǎn)生表面熱裂縫?；A(chǔ)或模板受到高溫混凝土的影響，也容易產(chǎn)生膨脹變形，而大表面混凝土一般厚度較小，下部膨脹變形對(duì)表面混凝土收縮產(chǎn)生反向約束，使其拉應(yīng)力句加大，對(duì)表面裂縫的產(chǎn)生造成不利的影響。
　　2.3高溫對(duì)混凝土微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響
　　一般認(rèn)為，當(dāng)混凝土溫度在50℃之下時(shí)，基微觀結(jié)構(gòu)變化可以忽略不計(jì)，當(dāng)混凝土溫度在70℃以上時(shí)，其微觀結(jié)構(gòu)的變化認(rèn)為是不利的，大體積混凝土的高溫影響往往被忽略，在夏季施工的一般混凝土構(gòu)造物，由于氣溫、材料溫度、模板或基礎(chǔ)溫度以及水泥水化熱集中釋放的影響，造成的溫升往往會(huì)使其溫度超過(guò)不利的最高溫度，由于早期齡混凝土抗變形能力小，混凝土微觀結(jié)構(gòu)的變化不僅影響混凝土的整體強(qiáng)度，而且容易在表面形成熱裂縫。
　　2.4氣候多變使混凝土表面容易受到冷擊
　　由于夏季施工氣候多變，如突然降雨等，會(huì)使氣溫突然下降，混凝土表面溫度的突然下降會(huì)使表面產(chǎn)生溫度收縮而生產(chǎn)表面溫縮裂縫。
　　2.5施工中水泥用量和水灰比加大增加了混凝土塑性收縮變形
　　夏季施工在拌和、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中由于蒸發(fā)等因素的影響，容易造成混凝土混合料失水而使其和易性降低。因此，在施工中容易加大水泥用量和水灰比來(lái)提高混凝土的和易性，而水泥用量和水灰比的加大更容易造成收縮，當(dāng)收縮受到約束時(shí)，就容易形成裂縫。
　　2.6在高溫下施工硬化的混凝土，形成固體的溫度確定了混凝土的基長(zhǎng)，當(dāng)整體冷卻時(shí)，就從這個(gè)長(zhǎng)度和溫度開(kāi)始收縮，極易產(chǎn)生整體溫度收縮裂縫，如產(chǎn)生路面斷板等。
　　3、防治措施
　　3.1選擇適宜的養(yǎng)護(hù)方法，盡早開(kāi)始養(yǎng)護(hù)
　　盡早開(kāi)始養(yǎng)護(hù)并保持混凝土表面濕潤(rùn)，可以防止蒸發(fā)，減少收縮，保障混凝土表面水化順利進(jìn)行。對(duì)采用各種養(yǎng)護(hù)的新澆混凝土，爭(zhēng)取在混凝土表面整形完成后和表面水膜消失前即開(kāi)始養(yǎng)生，但養(yǎng)生時(shí)一般不能污染或損傷混凝土已成型表面，因此必須選擇適宜的養(yǎng)護(hù)方法及最佳的養(yǎng)護(hù)開(kāi)始時(shí)間。
　　3.2增大空氣相對(duì)濕度
　　增大空氣相對(duì)濕度可以有效降低混凝土表面水分蒸發(fā)率，在新澆混凝土上風(fēng)向或周圍采用噴水霧的辦法來(lái)增加空氣的相對(duì)濕度，是一種簡(jiǎn)便易行、費(fèi)用低廉的有效措施。簡(jiǎn)易的噴霧的辦法可以用帶針孔的塑料軟管架設(shè)在新澆混凝土工地四周或上風(fēng)向，通過(guò)注入一定水壓的水使其形成針孔噴霧。
　　3.3降低混凝土溫度
　　降低混凝土溫度可以有效減少混凝土表面水分蒸發(fā)而造成的塑性收縮，防止熱裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)可以降低硬化混凝土的溫度，減少混凝土由于溫度收縮而產(chǎn)生收縮裂縫的可能性。降溫可采用以下辦法：
　　a.用搭棚遮蓋等措施使新澆混凝土免受陽(yáng)光直接照射，降低混凝土表面的環(huán)境溫度；
　　b.對(duì)混凝土的各種組成材料進(jìn)行降溫，控制混凝土新拌合物的溫度在32℃以下；
　　3.4夜間或早晨施工
　　夜間和早晨氣溫較低，基礎(chǔ)或模板的溫度也較低，因此，可以有效降低混凝土溫度和混凝土表面水分蒸發(fā)率。
　　3.5控制集料含泥量
　　粘土的收縮遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水泥石的收縮，集料中含有小量的某些粘土?xí)鸹炷恋母呤湛s性而引起開(kāi)裂，因此，夏季施工更應(yīng)嚴(yán)格控制集料的含泥量。
　　3.6優(yōu)化混凝土配合比設(shè)
　　設(shè)計(jì)通過(guò)優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，選用級(jí)配良好的大粒徑集料，減少水泥用量，減小水灰比或摻加能減小收縮、防止開(kāi)裂的材料或外加劑等，可以有效地減少水泥混凝土塑性收縮和干縮，提高混凝土的抗裂性能。
　　4、結(jié)束語(yǔ)
　　混凝土早期裂縫產(chǎn)生的原因復(fù)雜，各地的主要影響因素也不盡相同，對(duì)混凝土構(gòu)筑物的危害也輕重不同。因此，加強(qiáng)對(duì)混凝土早期裂縫產(chǎn)生原因及防治措施的研究，因地制宜，找出適合于當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)的防治措施，是避免混凝土產(chǎn)生早期裂縫的有效途徑。