[工作精品论文]浅谈高温环境下砼塑性裂缝控

中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集浅淡高温环境下混凝土塑性裂缝控制陈辉1陈小利2谢小明3（123中交四航第二工程有限公司沙特RSGT项目部广东广州510300）摘要沙特RSGT项目后轨道梁由于混凝土入模温度要求高、方量大、浇注时间长，导致抹面工作必须在白天进行。沙特吉达市白天温度高达38OC以上，使得已收面完成的混凝土表面出现许多塑性裂缝。本文主要通过分析混凝土塑性裂缝产生的机理，提出控制裂缝的各项措施。关键词混凝土塑性裂缝蒸发泌水1简介沙特RSGT项目后轨道梁尺寸为57M45M2M，砼总方量为675M3/段，总收面面积为7545338M2，采用C50混凝土，水泥含量为430KG/M3，硅粉含量为30KG/M3。后轨道梁由两台泵车同时浇注，总浇注时间为1214小时。由于沙特白天温度很高而且砼的入模温度必须控制在30OC以下，所以砼浇注一般等到下午六点开始。砼浇注时间一般由当日下午六点持续至次日上午八点。砼收面时间一般由凌晨一点持续至上午是十一点左右。现场收面施工过程中，经常遇到混凝土表面塑性裂缝的问题。早上太阳升起以后，大气温度迅速提高，六七月时上午九点温度就已经达到38OC，已收面的混凝土表面出现许多裂缝，这些裂缝深度一般为5MM10MM，长度、宽度以及方向没有明显规律。本文将对混凝土塑性裂缝产生的机理进行分析，进而提出在高温环境下控制塑性裂缝的措施，指导现场施工，提高混凝土质量。2塑性裂缝产生机理新拌混凝土处在泌水过程中或泌水后的柔软塑性状态时，受内外因的影响，有时表面会产生杂乱或定向的裂纹，这种裂纹称之为塑性裂缝。塑性裂缝是由新拌混凝土在塑性阶段的各种收缩引起的。主要由塑性收缩裂缝和塑性沉降裂缝引起，其中，塑性收缩裂缝为主要原因。21塑性收缩裂缝造成混凝土塑性收缩裂缝的主要原因是混凝土在塑性状态时混凝土表面失水过快造成的。混凝土可以被认为是一种人造的沉积岩，混凝土刚刚浇筑成型后，由于混凝土各种固体颗粒在减水剂的作用下形成了溶剂化层，导致各种固体颗粒之间存在一层水膜，在混凝土的表面处则形成凹形液面，在一般情况下，水分挥发会使固体颗粒进一步靠近，毛细管进一步变细，增大了将水从混凝土内层提升到表面的能力，同时混凝土的泌水也有利于水上升到混凝土表面。若环境温度高风速大而且干燥，水分挥发迅速，混凝土的泌水和毛细管提升水的综合作用还低于水的挥发作用时，使混凝土表层脱水速度远大于混凝土内层提供水的速度，造成了混凝土面层体积收缩大，若这时混凝土还未产生足够的强度，则在混凝土表面产生塑性收缩裂缝。因此，混凝土表面水分的失衡是造成塑性裂缝的主要原因。462中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集211混凝土表面水分蒸发混凝土表面水分蒸发的速率主要与混凝土温度、大气温度、风速、空气的相对湿度等相关。当混凝土与大气温差越大，风速越大，空气相对湿度较小时，水分蒸发速度就较大。美国ACI混凝土协会在其305R99（高温环境下混凝土）报告中给出了混凝土表面水分蒸发速率的简易图表测定法，如图1所示图1混凝土表面蒸发简易测定法在使用该图时风速为距混凝土表面051M处测得，大气温度和相对湿度为距混凝土表面1218M处测得。ACI305R99报告中指出，当混凝土表面水蒸发率达到或者超过1KG/M2H时，就需要采取措施防止收缩裂缝出现。212混凝土表面泌水根据水分在混凝土中的存在状态，新拌混凝土中的水分可以划分为结合水、润湿水与自由水。水泥中反应速度快的部分在加水以后可能会发生水化反应，消耗部分水，这部分水定义为新拌混凝土中的结合水，这部分水不能被邻近部位的水分置换，也无法逸出拌和物；水遇到干燥状态的胶凝材料、骨料等以后，胶凝材料和骨料表面会吸附一定量的水，使干燥的463中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集材料湿润，这部分水受到固体材料表面的吸附，不能逸出拌和物，但是可以被邻近部位的水分置换，定义这部分水为润湿水；新拌混凝土中其余的水分为自由水，在新拌混凝土中起润滑的作用，混凝土坍落度在很大程度上取决于自由水量的多少和其润滑效果，这部分水与固体材料的联系较少，可以逸出混凝土，所有原材料中水的密度最小，逸出以后上浮，形成泌水，这部分水也称为可泌水分。混凝土泌水是一个十分复杂的过程，主要与混凝土的砂率、水灰比、外加剂的使用等有关系。混凝土表面的泌水率对收面有很大的影响，如果泌水太大，混凝土表面会出现水层，使得混凝土表面很软导致无法进行收面。如果泌水不如蒸发快，混凝土表面会干缩产生塑性裂缝。在实际生产过程中如果混凝土泌水过大，会对质量产生很大的影响，因此，在混凝土的质量控制过程中，会尽量要求混凝土不能泌水过大。一般情况下，混凝土的泌水率一般在010KG/M2H之间变动（ACI305R99）。在实际生产过程中也可以按如下方法进行混凝土泌水量测定先用湿布湿润容积为5L的带盖筒（内径为185MM，高200MM），将混凝土一次装入，在振动台上振动20秒，然后用抹刀轻轻抹平，加盖以防止水分蒸发。试样表面应比筒口边低约29MM。自抹面平开始计算时间，在前60分钟，每隔10分钟用吸液管吸出泌水一次，以后每隔20分钟吸水一次，直至连续三次无泌水为止。每次吸水前5分钟，将筒底一侧垫高约20MM，使筒倾斜，以便于吸水。吸水后，将筒轻轻放平盖好。将每次吸出的水都注入带塞得量筒，最后计算出总的泌水量，准确至1G，最后根据泌水量计算实际泌水率。22塑性沉降裂缝塑性沉降裂缝是由于固体颗粒沉降时受到阻碍而产生的，拌合物中的骨料在自重作用下，缓慢下沉，水和水泥浆上升，当骨料沉降过程中受到钢筋等阻挡使钢筋上部混凝土产生拉应力，当这种由沉降产生的拉应力大于这部分混凝土的抗拉应力时，混凝土就产生裂缝。3塑性裂缝控制措施为了预防混凝土产生塑性裂缝可以从配合比设计、施工管理等方面考虑并采取措施。31混凝土配合比311砂率试验表明，在一定范围内，混凝土塑性收缩裂缝面积随砂率的增大而增大，当砂率超过某一临界值后，裂缝随砂率的增大反而减小。这一最大裂缝对应的砂率范围大致在36一43之间，而这一范围为混凝土拌合物工作性较好的最佳砂率范围。RSGT项目后轨道梁C50混凝土的砂率为403，正好处于塑性裂缝最大的范围。由于砂率与混凝土的强度、泵送性、塑性裂缝等都有相关性，因此，在进行混凝土配合比设计的过程中在满足强度和泵送要求的情况下，要适当考虑混凝土的施工条件。当浇注方量大，收面面积大，而且必须在白天高温环境下进行收面，预期混凝土表面塑性裂缝的控制将会比较困难，因此，在配合比设计过程中可以适当考虑减少混凝土的砂率。312水泥用量在不影响混凝土强度的前提下，应尽量减少水泥用量，尽可能不用矿渣水泥以利于降低泌水量。313加入引气剂加入引气剂，可以切断毛细管可以减少水分的挥发，而且引气剂对泵送混凝土工作性的改善也十分有利，是降低混凝土塑性裂缝的有效措施。314加入减缩剂减缩剂主要就是降低孔隙水的表面张力，从而减小毛细孔失水时产生的收缩应力。另一464中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集方面，化学减缩剂能增大混凝土中孔隙水的粘度，增强了水分子在凝胶体中的吸附作用，进一步减小混凝土的收缩值。美国、日本等发达国家，自二十世纪八十年代以来，主要通过研制和应用减缩剂（SHRINKAGEREDUCINGAGENT）来降低混凝土的自身收缩，并被公认为是裂缝控制的最有效措施之一。但减缩剂做为一种新型的外加剂，对减缩剂与其他混凝土外加剂相容性以及对混凝土和砂浆的和易性、耐久性能的影响还有待研究。32施工措施321减少塑性收缩裂缝措施由上述分析可知，混凝土表面水分蒸发过快，是导致塑性收缩裂缝的重要原因，因此，现场施工过程中要采取各种措施减少水分蒸发，保持混凝土表面湿润。1）混凝土收面完成后，要避免太阳照射，避免海风吹。可以采用土工布覆盖的方式进行保护。同时，由于混凝土还未凝固，不能将土工布直接覆盖在混凝土表面，可以将土工布覆盖在模板桁架上。模板入风口边一定要覆盖完好，防止大风吹过混凝土表面。2）用喷雾器（一定要保证水是以雾状喷出）在土工布底下，混凝土表面不断的喷雾，保持混凝土表面的湿润。3）当环境温度很高，用喷雾器喷雾的方式不足以保持混凝土表面湿润时，可以考虑在混凝土表面喷一层养护液。养护液可以在混凝土表面形成一层薄膜，防止水分蒸发。但是，由于养护液成本较高，需根据现场情况酌情使用。4）当混凝土表面已出现塑性裂缝时，可以用搓板进行二次收面来闭合裂缝。一般情况下，当裂缝闭合后，如果表面能保持湿润，裂缝不会再出现。322减少塑性沉降裂缝措施为减少混凝土塑性沉降裂缝，应设法减少泌水和混凝土下沉时受阻的可能性，而最有效的方法是对其进行二次振捣，对具有可塑性的混凝土进行适时重复振捣不仅会消除混凝土塑性裂缝，还可以改善混凝土和钢筋的粘结强度，第二次振捣的时间是至关重要的。一般应以混凝土振捣棒插入混凝土振捣密实后再抽出来时混凝土表面未留下明显的痕迹为最后时间，因影响混凝土凝结时间的因素太多，所以具体的振捣时间应以实际操作为准。323施工管理措施高温环境下，混凝土大面积收面是一项时间性要求很高，工作内容多的工作。每项工作都必须派专人跟踪，而且各工作之间必须紧密的配合。收面完成后，土工布需紧跟着覆盖，混凝土一旦被太阳直射，很快出现裂缝，而且裂缝长度很大。土工布覆盖后，喷雾人员须在已完成的区域来回喷雾，保持混凝土表面湿润，同时检查有没有裂缝出现，如果发现有裂缝，要马上通知抹面人员进行二次收面。当混凝土已经初凝，表面已经硬化后，要将盖在桁架上的土工布放下，直接覆盖在混凝土表面，洒水湿润，并加盖一层塑料薄膜，开始进行正常的养护工作，防止混凝土发生温度裂缝。4结语沙特阿拉伯吉达市气温炎热，尤其在5月至10月之间，白天平均气温达到40。业主对混凝土质量控制十分严格，混凝土入模温度必须低于30，导致后轨道梁混凝土浇筑必须在晚上进行，而将大面积的抹面工作留到了白天。在实际操作过程中，主要是通过防止表面干燥，保持混凝土表面湿润来预防塑性裂缝。现场将抹面工作进一步细化，分成抹面、盖土工布、喷雾、二次抹面、养护五道工序。每道工序派专人值班，取得了较好的效果。465中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集【参考文献】1、中国混凝土网砂率变化对混凝土塑性收