混凝土夏季施工表面早期裂縫的原因和防治
發布時間：2010-01-14 共1頁
在混凝土施工過程中，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氣中，由于種種原因，其表面往往在開始養護之前就產生裂縫，特別是夏季施工，具有較水平表面的混凝土，裂縫產生更為突出，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，均出現了不同程度的養生前裂縫。針對這一現象，本文根據這類混凝土夏季施工的特點，提出了一些簡便易行的夏季施工早期裂縫防治措施。
1．水平表面混凝土夏季施工主要特點
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，加上太陽照射等因素的影響，使得水泥的溫度較高，某些水泥的溫度可高達70℃。
1．3混凝土基礎或模板等支承物的溫度高
1．4裸露面，受環境影響
1．5氣候多變
2．混凝土表面產生裂縫的主要原因
2．1表面水分蒸發率，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生的主要原因。當混凝土表面蒸發率于1kg／m2·h時，其表面就容易產生塑性收縮裂縫。氣溫、混凝土混合料的溫度、空氣的相對濕度以及風速是影響混凝土表面水分蒸發的主要心素。混凝土自身的溫度越高，空氣相對濕度越小，風速越，混凝土表面水分蒸發率越，夏季由于氣溫較高，使得混凝土中的水泥水化熱在較短時間內產生，促進了早期混凝土溫度的提升。有關資料表明，當氣溫為14~C時，混凝土拌和后的第1個24h產生全部水化熱的43％；當氣溫為30℃時，混凝土拌和后的第1個24h產生全部水化熱的62．5％。而粗、細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，而環境的高溫使混凝土中的熱量不易散發，因而混凝土的整體溫度較其它季節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的影響下，加了表面的水分蒸發率，使得表面迅速失水而產生嚴重的塑性收縮，而其內部的高溫促進了水泥水化及混凝土硬化的快速進行。在表面嚴重塑性收縮和內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生。
水分蒸發不僅造成表面裂縫．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度增長。
2．2混凝土斷面溫度差異使表面產生熱裂縫
混凝土在夏季施工中，由于基礎或模板受到太陽的暴曬等作用，溫度高于環境氣溫。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生的速度于表面，造成表面與內部混凝土的溫差加，當表面溫度與內部溫度的差異超過15℃時，就容易產生表面熱裂縫。基礎或模板受到高溫混凝土的影響，也容易產生膨脹變形，而表面混凝土一般厚度較小，下部膨脹變形對表面混凝土收縮產生反向約束，使其拉應力句加，對表面裂縫的產生造成不利的影響。
2．3高溫對混凝土微觀結構產生不利的影響
一般認為，當混凝土溫度在50℃之下時，基微觀結構變化可以忽略不計，當混凝土溫度在70℃以上時，其微觀結構的變化認為是不利的，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造物，由于氣溫、材料溫度、模板或基礎溫度以及水泥水化熱集中釋放的影響，造成的溫升往往會使其溫度超過不利的最高溫度，由于早期齡混凝土抗變形能力小，混凝土微觀結構的變化不僅影響混凝土的整體強度，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，會使氣溫突然下降，混凝土表面溫度的突然下降會使表面產生溫度收縮而生產表面溫縮裂縫。
2．5施工中水泥用量和水灰比加增加了混凝土塑性收縮變形
夏季施工在拌和、運輸等過程中由于蒸發等因素的影響，容易造成混凝土混合料失水而使其和易性降低。因此，在施工中容易加水泥用量和水灰比來提高混凝土的和易性，而水泥用量和水灰比的加更容易造成收縮，當收縮受到約束時，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，當整體冷卻時，就從這個長度和溫度開始收縮，極易產生整體溫度收縮裂縫，如產生路面斷板等。
3．防治措施
3．1選擇適宜的養護方法，盡早開始養護
盡早開始養護并保持混凝土表面濕潤，可以防止蒸發，減少收縮，保障混凝土表面水化順利進行。對采用各種養護的新澆混凝土，爭取在混凝土表面整形完成后和表面水膜消失前即開始養生，但養生時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護方法及最佳的養護開始時間。
3．2增空氣相對濕度 增空氣相對濕度可以有效降低混凝土表面水分蒸發率，在新澆混凝土上風向或周圍采用噴水霧的辦法來增加空氣的相對濕度，是一種簡便易行、費用低廉的有效措施。簡易的噴霧的辦法可以用帶針孔的塑料軟管架設在新澆混凝土工地四周或上風向，通過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而造成的塑性收縮，防止熱裂縫的產生，同時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光直接照射，降低混凝土表面的環境溫度；
b，對混凝土的各種組成材料進行降溫，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率。
3．5控制集料含泥量
粘土的收縮遠遠于水泥石的收縮，集料中含有小量的某些粘土會引起混凝土的高收縮性而引起開裂，因此，夏季施工更應嚴格控制集料的含泥量。4．6優化混凝土配合比設計 通過優化混凝土配合比設計，選用級配良好的粒徑集料，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．結束語
混凝土早期裂縫產生的原因復雜，各地的主要影響因素也不盡相同，對混凝土構筑物的危害也輕重不同。因此，加強對混凝土早期裂縫產生原因及防治措施的研究，因地制宜，找出適合于當地特點的防治措施，是避免混凝土產生早期裂縫的有效途徑。
（巖土工程）
1．水平表面混凝土夏季施工主要特點
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，加上太陽照射等因素的影響，使得水泥的溫度較高，某些水泥的溫度可高達70℃。
1．3混凝土基礎或模板等支承物的溫度高
1．4裸露面，受環境影響
1．5氣候多變
2．混凝土表面產生裂縫的主要原因
2．1表面水分蒸發率，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生的主要原因。當混凝土表面蒸發率于1kg／m2·h時，其表面就容易產生塑性收縮裂縫。氣溫、混凝土混合料的溫度、空氣的相對濕度以及風速是影響混凝土表面水分蒸發的主要心素。混凝土自身的溫度越高，空氣相對濕度越小，風速越，混凝土表面水分蒸發率越，夏季由于氣溫較高，使得混凝土中的水泥水化熱在較短時間內產生，促進了早期混凝土溫度的提升。有關資料表明，當氣溫為14~C時，混凝土拌和后的第1個24h產生全部水化熱的43％；當氣溫為30℃時，混凝土拌和后的第1個24h產生全部水化熱的62．5％。而粗、細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，而環境的高溫使混凝土中的熱量不易散發，因而混凝土的整體溫度較其它季節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的影響下，加了表面的水分蒸發率，使得表面迅速失水而產生嚴重的塑性收縮，而其內部的高溫促進了水泥水化及混凝土硬化的快速進行。在表面嚴重塑性收縮和內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生。
水分蒸發不僅造成表面裂縫．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度增長。
2．2混凝土斷面溫度差異使表面產生熱裂縫
混凝土在夏季施工中，由于基礎或模板受到太陽的暴曬等作用，溫度高于環境氣溫。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生的速度于表面，造成表面與內部混凝土的溫差加，當表面溫度與內部溫度的差異超過15℃時，就容易產生表面熱裂縫。基礎或模板受到高溫混凝土的影響，也容易產生膨脹變形，而表面混凝土一般厚度較小，下部膨脹變形對表面混凝土收縮產生反向約束，使其拉應力句加，對表面裂縫的產生造成不利的影響。
2．3高溫對混凝土微觀結構產生不利的影響
一般認為，當混凝土溫度在50℃之下時，基微觀結構變化可以忽略不計，當混凝土溫度在70℃以上時，其微觀結構的變化認為是不利的，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造物，由于氣溫、材料溫度、模板或基礎溫度以及水泥水化熱集中釋放的影響，造成的溫升往往會使其溫度超過不利的最高溫度，由于早期齡混凝土抗變形能力小，混凝土微觀結構的變化不僅影響混凝土的整體強度，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，會使氣溫突然下降，混凝土表面溫度的突然下降會使表面產生溫度收縮而生產表面溫縮裂縫。
2．5施工中水泥用量和水灰比加增加了混凝土塑性收縮變形
夏季施工在拌和、運輸等過程中由于蒸發等因素的影響，容易造成混凝土混合料失水而使其和易性降低。因此，在施工中容易加水泥用量和水灰比來提高混凝土的和易性，而水泥用量和水灰比的加更容易造成收縮，當收縮受到約束時，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，當整體冷卻時，就從這個長度和溫度開始收縮，極易產生整體溫度收縮裂縫，如產生路面斷板等。
3．防治措施
3．1選擇適宜的養護方法，盡早開始養護
盡早開始養護并保持混凝土表面濕潤，可以防止蒸發，減少收縮，保障混凝土表面水化順利進行。對采用各種養護的新澆混凝土，爭取在混凝土表面整形完成后和表面水膜消失前即開始養生，但養生時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護方法及最佳的養護開始時間。
3．2增空氣相對濕度 增空氣相對濕度可以有效降低混凝土表面水分蒸發率，在新澆混凝土上風向或周圍采用噴水霧的辦法來增加空氣的相對濕度，是一種簡便易行、費用低廉的有效措施。簡易的噴霧的辦法可以用帶針孔的塑料軟管架設在新澆混凝土工地四周或上風向，通過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而造成的塑性收縮，防止熱裂縫的產生，同時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光直接照射，降低混凝土表面的環境溫度；
b，對混凝土的各種組成材料進行降溫，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率。
3．5控制集料含泥量
粘土的收縮遠遠于水泥石的收縮，集料中含有小量的某些粘土會引起混凝土的高收縮性而引起開裂，因此，夏季施工更應嚴格控制集料的含泥量。4．6優化混凝土配合比設計 通過優化混凝土配合比設計，選用級配良好的粒徑集料，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．結束語
混凝土早期裂縫產生的原因復雜，各地的主要影響因素也不盡相同，對混凝土構筑物的危害也輕重不同。因此，加強對混凝土早期裂縫產生原因及防治措施的研究，因地制宜，找出適合于當地特點的防治措施，是避免混凝土產生早期裂縫的有效途徑。
（巖土工程）
