摘要：通過多年的現場施工觀察及結合馬嶺河特大橋的承臺、墩、塔座大體積機制砂混凝土施工現場的絕熱升溫控制，特別是機制砂混凝土，機制砂與河砂比較，顆粒形狀粗糙，多棱角，顆粒內部微裂紋多、空隙率大，比表面積大，石粉含量較高等原因，如果控制不好，機制砂混凝土拌和物不但工作性差，應用不當會造成機制砂混凝土抗裂性能和耐久性能受到不利影響。
　　關鍵詞：機制砂混凝土；溫度應力；裂縫；控制
　　概述：在工程建設中機制砂混凝土占著重要地位，在結構工程中機制砂混凝土的裂縫較為普遍，特別是大體積機制砂混凝土工程，在施工中稍不謹慎，就會有不同程度的裂縫產生，從而影響機制砂混凝土結構的整體性和耐久性，甚至會為工程運行過程中帶來質量隱患和安全隱患，機制砂混凝土的裂縫成因跟河砂混凝土不盡相同，雖然都是溫度裂縫，但由于機制砂與河砂的技術性能的差異，機制砂混凝土裂縫的成因和處理措施也不同。
　　一、機制砂混凝土裂縫形成的原因：機制砂混凝土產生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化、機制砂混凝土的脆性和不均勻性、原材料的技術指標控制不當（機制砂的粉塵含量、堿骨料反應）、基礎不均勻沉降等。溫度裂縫是機制砂混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，形成內外溫差而在機制砂混凝土表面引起拉應力；或是施工在降溫過程中，由于受到基礎或老混凝土的約束，也會在機制砂混凝土內部出現拉應力；或是在結構運行期間環境氣溫過大的突變也會在機制砂混凝土表面引起極大的拉應力。當這些拉應力超出機制砂混凝土的抗裂能力時，溫度裂縫因此而產生。在大體積機制砂混凝土中內部濕度的變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發生劇烈變化，在這種情況下，若養護不及時而使機制砂混凝土表面時干時濕，表面干縮形變受到內部機制砂混凝土的約束，也會導致裂縫產生。機制砂混凝土同河砂混凝土一樣，都是脆性材料，抗拉強度只是抗壓強度的10%左右，短期加載的極限拉伸變形和長期加載的極限位伸變形抵抗能力也非常有限的，加之在施工過程中若碎石和機制砂的粉塵含量等技術指標控制不好、原材料不均勻、水灰比不穩定、運輸過程中產生離析和澆筑過程中振搗不均勻等現象，至使同一構件中強度不均勻，存在許多抗拉能力差異，溫度裂縫從構件的薄弱部位出現。在鋼筋混凝土構件中，拉應力主要是由鋼筋承擔，機制砂混凝土只是承受壓應力，在構件的邊緣部位出現了拉應力，依靠機制砂混凝土自身承擔，此時機制砂混凝土表面會出現淺表裂紋。在施工中機制砂混凝土由最高溫度冷卻穩定的溫度過程中，在機制砂混凝土內部引起相當大的拉應力。
　　二、溫度應力的分析：根據機制砂混凝土溫度應力的形成過程可分為三個階段：
　　（1）早期：自澆筑機制砂混凝土開始至水泥放熱基本結束，高峰值一般出現在72小時左右，最終完約28天，這個階段的兩個特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上彈性模量的急劇變化，由于彈性模量的變化，這一時期在機制砂混凝土內形成殘余應力。
　　（2）中期：自水泥放熱作用基本結束時起至機制砂混凝土冷卻到穩定溫度時止，這個時期中，溫度應力主要是由于機制砂混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應力與早期形成的殘余應力相疊加，在此期間機制砂混凝土的彈性模量變化不大。
　　（3）晚期：機制砂混凝土完全冷卻以后的運轉時期。溫度應力主要是外界氣溫變化所引起，這些應力與前兩種的殘余應力相迭加。
　　根據溫度應力引起的原因可分為兩類：（1）自生應力：邊界上沒有任何約束或完全靜止的結構，如果內部溫度是非線性分布的，由于結構本身互相約束而出現的溫度應力。例如，橋梁墩身，結構尺寸相對較大，機制砂混凝土冷卻時表面溫度低，內部溫度高，在表面出現拉應力，在中間出現壓應力。
　　（2）約束應力：結構的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應力特別是大體積機制砂混凝土（承臺、墩、塔座等），這兩種溫度應力往往和機制砂混凝土的干縮所引起的應力共同作用。在施工控制中，要根據機制砂混凝土的內部溫度情況準確分析出溫度應力的分布、大小來建立模型試驗或數值計算；機制砂混凝土的徐變對溫度應力也有很大的影響，計算溫度應力時，也應綜合考慮徐變的影響。
　　三、機制砂混凝土溫度的控制和防止裂縫的措施：為了防止裂縫產生，減輕溫度應力，采取以下措施對機制砂混凝土的溫度進行控制：
　　（1）首選低熱水泥，機制砂混凝土的小化熱主要來源于水泥，水泥品種的選擇是關鍵的。
　　（2）采用改善骨料級配，用干硬性機制砂混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少機制砂混凝土中的水泥用量；
　　（3）拌合機制砂混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低機制砂混凝土的澆筑溫度；
　　（4）熱天澆筑機制砂混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；
　　（5）在機制砂混凝土中埋設冷卻水管，通入循環水降溫；
　　（6）確定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免機制砂混凝土表面發生急劇的溫度梯度；
　　（7）施工中長期暴露的機制砂混凝土澆筑塊表面或薄壁結構，在寒冷季節采取保溫措施；
　　在施工中，除了控制好機制砂混凝土的溫度外，還要注意改善機制砂混凝土的約束條件：合理地分縫分塊；避免基礎過大起伏；合理的安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露；此外，改善機制砂混凝土的性能，提高抗裂能力，加強養護，防止表面干縮，特別是保證機制砂混凝土的質量對防止裂縫是十分重要。
　　在機制砂混凝土的施工中，當機制砂混凝土溫度高于外部溫度時應適當考慮拆模時間，以免引起機制砂混凝土表面的早期裂縫，在機制砂混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發，表面引和內部會產生很大的溫差，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面溫差應力，與水化熱應力迭加，再加上機制砂混凝土干縮，表面的拉應力也會增大，就有導致裂縫的危險，如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對于防止機制砂混凝土表面產生過大的拉應力，具有顯著的效果。
　　為保證機制砂混凝土工程質量，防止開裂，提高機制砂混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。例如使用減水防裂劑，其主要作用為：
　　（1）機制砂混凝土中存在大量毛細孔道，水蒸發后毛細管中產生毛細管張力，使機制砂混凝土干縮變形，使用外加劑而減少機制砂混凝土的的拌和用水量。
　　（2）水灰比是影響機制砂混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使機制砂混凝土用水量減少。
　　（3）水泥用量也是機制砂混凝土收縮率的重要因素，摻加外加劑的機制砂混凝土在保持機制砂混凝土強度的條件下可減少水泥用量。
　　（4）高效減水劑可以改善水泥漿的稠度，減少機制砂混凝土泌水，減少沉縮變形。
　　（5）提高水泥漿與骨料的粘結力，提高的機制砂混凝土抗裂性能。
　　（6）機制砂混凝土同河砂混凝土在收縮時受到約束產生拉應力，當拉應力大于機制砂混凝土抗拉強度時裂縫就會產生。
　　（7）摻加外加劑可使機制砂混凝土密實性更好，可有效地提高機制砂混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮。
　　（8）摻減水防裂劑后機制砂混凝土緩凝時間適當，在有效防止水泥迅速水化放熱基礎上，避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。
　　（9）摻外加劑機制砂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，減少水分蒸發，減少干燥收縮。許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們在工程實踐中已多次進行這方面的實驗對比和研究，這比單純的靠改善外部條件，更簡捷、更經濟。
　　四、機制砂混凝土的早期養護：機制砂混凝土常見的裂縫，大多數是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區的溫度驟降也容易形成裂縫。機制砂混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要，保溫應達到下述要求：
　　1）防止機制砂混凝土內外溫度差及機制砂混凝土表面梯度，防止表面裂縫。
　　2）防止機制砂混凝土超冷，應該盡量設法使機制砂混凝土的施工期最低溫度不低于機制砂混凝土使用期的穩定溫度。
　　3）防止老機制砂混凝土過冷，以減少新老機制砂混凝土間的約束。
　　4）在機制砂混凝土結構物表面加設防裂鋼筋網，以約束機制砂混凝土的表面裂紋出現。
　　機制砂混凝土的早期養護，主要作重于保持適宜的溫濕條件，一方面使機制砂混凝土免受濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進行，適宜的溫濕度條件是相互關聯的，機制砂混凝土的保溫措施常常也有保濕的效果，從理論上分析，新澆機制砂混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發等原因常引起水分損失，從而推遲或防礙水泥的水化，表面機制砂混凝土最容易而且直接受到影響，因此機制砂混凝土澆筑后的最初幾天是養護的關鍵時期，在施工中應切實重視起來。
　　結束語：以上對機制砂混凝土的施工溫度與裂縫之間的關系進行了理論和實踐上的初步探討，雖然學術界對于機制砂混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論，但對于具體的預防和改善措施意見還是比較統一，同時在實踐中的應用效果也是比較好的，具體施工中要靠我們多觀察、多比較、多分析、多總結，結合多種預防處理措施，機制砂混凝土的裂縫是完全可以避免的。
　　
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