混凝土的施工温度与裂缝_混凝土施工温度与裂缝
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混凝土的施工温度与裂缝
一、裂缝的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因，细分可分为：水泥干缩产生的裂缝。温差变化，由热胀冷缩效应引起的裂缝。应力集中引起的裂缝。使用不当造成过载，变形过大引起的裂缝。张拉力引起的裂缝。不均匀沉降引起的裂缝。施工中，在混凝土初凝阶段因模板振动、变形或移位会使结构产生裂缝。加荷过早产生的裂缝。施工缝处理不好则可能在施工缝部位出现裂缝。混凝土预制构件，在脱模、运输、堆放、起吊过程中因各种原因使构件受压区处于受拉状态，都可能使构件产生裂缝。
二、温度应力的分析
在大体积混凝土中，混凝土产生裂缝的主要原因是由于温度应力的作用。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。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。
根据温度应力的形成过程可分为以下3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。
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：混凝土完垒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。
根据温度应力引起的原因可分为两类：
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。
约束应力：结构的垒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。如箱粱顶板混凝土和护栏混凝土。
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。
要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。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驰，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响，具体计算这里就不再细述。
三、温度的控制和防止裂缝的措施
由于温差的作用，裂缝的产生是不可避免的。根据计算可以看出，可以采用掺加粉煤灰等有效方法，以降低混凝土硬化过程中混凝土内表的温差。因而，在施工中采取适宜的措施，能够避免有害裂缝的出现。
降低水泥水化热。包括： 混凝土的热量主要来自水泥水化热，因而选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土较好·精心设计混凝土配合比。采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术，减少每立方米混凝土中的水泥用量，以达到降低水化热的目的；选用适宜的骨料。施工中根据现场条件尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料；选用中粗砂，改善混凝土的和易性，并充分利用混凝土的后期强度，减少用水量。严格控制混凝土的塌落度。在现场设专人进行塌落度的测量，将混凝土的塌落度始终控制在设计范围内，一般以7～9cm为最佳，夏季施工时，在混凝土内部预埋冷却水管，通循环冷却水，强制降低混凝土水化热温度。冬季施工时，采用保温措施进行养护，如技术条件允许，可在混凝土结构中掺加10％～15％的大石块，减少混凝土的用量，以达到节省水泥和降低水化热的目的。
降低混凝土入模温度。包括：浇筑大体积混凝土时应选择较适宜的气温，尽量避开炎热天气浇筑。加强施工中的温度控制。改善约束条件，削减温度应力。在大体积混凝土基础与垫层之间可设置滑动层，如技术条件许可，施工时宜采用刷热沥青作为滑动层，以消除嵌固作用，释放约束应力。
提高混凝土的抗拉强度。包括：控制集料含泥量。砂、石含泥量过大．不仅增加混凝土的收缩，而且降低混凝土的抗拉强度，对混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制时必须严格控制砂、石的含泥量，将石子含泥量控制在1％以下．中砂含泥量控制在2％以下．减少因砂、石含泥量过大对混凝土抗裂的不利影响，改善混凝土施工工艺。可采用二次投料法、二次振捣法、浇筑后及时排除表面积水和最上层泥浆等方法。加强早期养护，提高混凝土早期及相应龄期的抗拉强度和弹性模置，在大体积混凝土基础表面及内部设置必要的温度配筋，以改善应力分布．防止裂缝的出现。
四、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。
从温度应力观点出发，保温应达到下述要求；防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。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。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。
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。
从理论上分析，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。
混凝土现浇板裂缝的防治，从设计、施工方面来剖析楼板裂缝的成因与防治措施。监督与监理是重要保证。现就如何防治住宅现浇混凝土楼板裂缝，提出如下措施。
裂缝产生的设计原因与防治措施在住宅建筑设计中，设计单位必须认真执行《砌体结构设计规范》（GB50003—2001）、《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）等规范的有关规定，采取以下设计技术措施，防治现浇混凝土楼板裂缝。
必须严格执行《砌体结构设计规范》（GB50003—2001）关于砌体房屋伸缩缝最大间距的规定，在未采取切实可靠的技术措施作保障时，伸缩缝问距不得超越伸缩缝最大间距的规定。住宅建筑平面较为复杂或因工程需要建筑物长度超过规范规定的伸缩缝问距时，宜选用相应的结构计算软件进行混凝土楼板的温度应力分析，确定温度应力集中的部位，从而采取相应的技术措施。
设计中要采取缩小现浇板长度的措施，减少混凝土收缩应力和温度收缩应力影响。要求按照住宅单元设计混凝土现浇板，即相邻住宅单元的混凝土现浇板是不连续板，单元之间隔墙的混凝土圈梁为板底圈梁，并对单元之问隔墙两侧的纵向混凝土圈梁采取局部后浇措施，避免混凝土现浇板由于设计长度过长而产生裂缝。
现浇板厚度必须符合《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）关于现浇钢筋混凝土板最小厚度的要求；跨度较大现浇楼板厚度的确定，应考虑到板在正常使用极限状态下挠度的计算值应符合规范要求；也可适当增加板厚，以提高其刚度，增强混凝土现浇板的抗裂能力。住宅现浇混凝土楼板应按不出现裂缝设计。
外墙设计必须符合节能要求，可按《砌体结构设计规范》（GB50003—2001）的要求，在外墙内侧设置混凝土圈梁，减少温度对混凝土圈梁及混凝土现浇板的影响，从而避免由于温度影响导致混凝土现浇板产生裂缝。
混凝土现浇板宜采用直径小而间距密的配筋方式，尽量使用变形钢筋，提高钢筋的握裹力，增强混凝土现浇板的抗裂能力。楼板配筋时，应同时考虑荷载应力和温度应力的影响因素。靠近山墙部位的板块宜配置双层双向钢筋网片。墙阳角处应增设放射性钢筋。在温度、收缩应力较大的现浇板区域内，应配置双层双向钢筋网片。屋面板筋宜采用双层双向钢筋。
与楼梯问相对应的两个房间或一个房间的混凝土现浇板，沿房屋长度方向要有1／2的支座负筋全跨贯通，与此房间相对应的纵向混凝土圈梁，需增加2P12纵向钢筋楼层处混凝土楼梯梁的配筋要适当增强，要求梁上部配筋与下部配筋相同，并在两侧增加212附加纵向钢筋。楼层处的混凝土楼梯平台板，沿房屋长度方向的支座负筋需全跨贯通。
各类预留管线应尽量在圈梁及墙体内敷设。必须在楼板内敷设的管线，应尽量平行于楼板受力方向（或双向板的短边方向）布设。现浇板中预埋管线应避免集中布置，预埋管径较粗时，管线必须设置在板厚中心位置；管线应尽量避免立体交叉穿越，确需交叉时应采用布置线盒的方法处理，预埋管线处应采取增设钢筋网等加强措施。（9）住宅的建筑平面设计宜规则，免平面形状突变；特殊条件下应采取在不规则处设置双层双向钢筋网片或暗梁的方法进行处理。
屋面板应设置保温、隔热层，保温层厚度应根据材料的参数进行热工计算，然后确定其厚度。刚性屋面防水层应按规范要求及屋面节点设计详图设置分格缝，分格缝内应嵌填密封防水材料。
裂缝产生的施工原因与防治措施在住宅建筑施工中，施工单位必须认真执行《砌体工程现场检测技术标准》（GB/T 50315-2011）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204—2002）的有关规定，并严格按照施工图设计的要求进行施工。
施工单位要采取以下措施，防治现浇混凝：楼板裂缝。
由于目前住宅建筑施工进度过快，楼板混凝土疏于养护，致使在现浇板内形成较大收缩应力，是造成混凝土楼板裂缝的主要原因之一。因此，科学组织施工，是控制现浇混凝土楼板裂缝产生的主要措施。要求不论在任何情况下，现浇混凝土楼板在浇筑后五日（120小时内，除进行正常的养护工作外，不允许进行上？ 楼层的砌筑工程，且不允许在楼板上堆放硬物等施工活动。
现浇混凝土楼板在施工前，应采集现场的砂、石子、水泥等材料进行配合比设计，做好调整试配工作。严格控制水灰比和坍落度。浇筑混凝土时，要保证振捣密实，且不得漏振。
现浇板钢筋的保护层及板厚应严格控制，板的负弯矩钢筋应设置通长钢筋马凳支撑，马凳间距不得小于。浇筑混凝土时应设跳板以免踩乱钢筋。
现浇混凝土楼板在浇筑完毕后，必须按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204—2002）的规定覆盖并浇水养护，确保养护标准，减少混凝土的收缩。
主体工程竣工前，不得进行预留纵向混凝土圈梁后浇带的钢筋焊接。待主体工程竣工后，自下而上逐层进行纵向混凝土圈梁后浇带的施工。顶层纵向混凝土圈梁后浇带的施工，必须在混凝土浇筑完毕十日后进行。
在混凝土强度未达到1.2MPa前，不得有踩踏行为，严禁在楼板上倾倒施工材料的行为。
严格控制施工荷载不超过设计荷载，当施工荷载较大时，楼板下应根据计算加设支撑。
现浇混凝土楼板的模板支撑位置，要经过计算来确定。底层模板支撑在回填土上时，要做到回填土夯打密实，避免由于回填土压缩变形或遇水沉降影响现浇混凝土楼板的质量。上下楼层的模板支撑要对应设置，并设置足够的垫板，避免上层施工荷载对下层楼板产生不利影响。现浇板底模拆除时的混凝土强度应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2002）的规定。拆除现浇混凝土楼板的模板时，要充分考虑该楼层现浇混凝土板承受上层楼板及其它堆放物的影响。若该层楼板承受上层现浇混凝土楼板及其它堆放物的重量时，在该层楼板的混凝土强度未达到100％时，严禁拆除模板支撑。
监督与监理对裂缝产生防治措施质鼍监督部门及工程监理单位，必须认真执行国家规范。规程的有关规定，增强质量意识，强化监督管理，监督和督促各项技术措施的落实，保证现浇混凝土楼板裂缝能得到有效防治质量监督部门必须将防治现浇混凝土楼板裂缝作为质量监督的工作重点，实施重点监督管理。负责监督施工单位落实防治现浇混凝土楼板裂缝的技术措施，对施工单位违反规范、规程有关规定的施工行为，必须责令其限期整改。加强对现浇板施工质量的抽查，并严格检测钢筋混凝士保护层厚度、混凝土强度、楼板厚度等质量技术指标，对不能满足规范和设计要求的工程不准主体验收和装饰工程施工。做到监督超前，尽量消除质量隐患，确保施工质量。
工程监理单位对于现浇混凝土楼板工程，必须采取旁站监理，参与施工的全过程。必须做好原材料进场验收。见证取样送检、混凝土开盘鉴定、计量控制、坍落度检查、钢筋位置控制、板厚度控制！浇水养护、拆模时间等各主要环节的质量监理，并做好相应技术文件。负责落实防治现浇混凝土楼板裂缝的技术措施，协助施工单位制定切实可行的防治裂缝施工方案，并督促施工单位全面落实施工质量目标责任制，确保施工质量。
结束语
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，虽然对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但对干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，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝 是完全可以避免的。
