混凝土長墻結(jié)構(gòu)的一個普遍問題是水化后期混凝土溫度開始下降時，由于基礎(chǔ)、鋼筋或相鄰部分的牽制而使結(jié)構(gòu)處于不同程度的約束狀態(tài)，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫度收縮應(yīng)力。近50年來，國內(nèi)外對溫度應(yīng)力進行了大量現(xiàn)場觀測和理論研究，但開裂問題仍未得到很好解決，其原因是對溫度應(yīng)力變化規(guī)律的認(rèn)識及其計算方法尚不完善。地基上長墻結(jié)構(gòu)的開裂遵循有序性理論。一般認(rèn)為，地基上長墻水平法向應(yīng)力在長墻中部最大，當(dāng)超過抗拉強度的時候，在長墻中部會出現(xiàn)第一道裂縫，長墻由一塊變?yōu)閮蓧K，同時應(yīng)力重新分布，形成新單獨墻，若單獨墻中部應(yīng)力仍然超過抗拉強度，則從中部繼續(xù)開裂，如此循環(huán)。若長墻發(fā)生開裂取決于長墻的幾何關(guān)系，可觀察到兩種類型的通縫（圖1）：不能貫通整個墻高的裂縫（PCr型裂縫）；貫通整個墻高的裂縫（TCr型裂縫）。在寬高比L/H≤1的墻上，只發(fā)生l≤0.1mm的從底部開始的不能貫通整個墻高的PCr型裂縫。在L/H≥2.0～2.5的情況，將出現(xiàn)較寬的直通整個墻高的TCr型裂縫。通常講的裂縫控制主要是避免出現(xiàn)TCr型裂縫。

本文對某工程混凝土擋土墻施工時的結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫度和變形進行監(jiān)測分析，并提出長墻結(jié)構(gòu)施工時防止開裂的控制措施。

本次試驗墻高6m，為條形地基上的獨立長墻。長墻截面為直角梯形，上底墻厚500mm，下底墻厚850mm，墻自下而上有3排泄水孔。由于澆筑長度為20m，所以L/H>3，有可能發(fā)生TCr型裂縫。混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度變形受到的約束包括內(nèi)約束與外約束，在約束作用下的混凝土變形的影響因素十分復(fù)雜。本次試驗的目的主要是觀察混凝土配合比、澆筑高度和澆筑長度對長墻開裂趨勢的影響，所以對混凝土內(nèi)部溫度變化不加以控制。利用電偶式溫度傳感器和XYJ-3型埋入式混凝土變形傳感器分別對不同配合比的混凝土長墻進行28d全程溫度和變形的跟蹤測量，用于分析混凝土的溫度及變形發(fā)展與混凝土結(jié)構(gòu)開裂的關(guān)系。

采用表1所列的2種C30混凝土配合比各澆筑一段20m長墻。1號配合比為攪拌站正常生產(chǎn)的普通混凝土，2號配合比為低水膠比的大摻量粉煤灰高性能混凝土。墻的趾板和踵板用普通混凝土澆筑，趾板和踵板以上每段墻分兩層澆筑，層間為冷縫。第一次澆筑為從趾板和踵板底部向上3.8m，第二次澆筑3.8m以上的2.2m。第一澆筑層的混凝土分別為1號配合比和2號配合比，第二層澆筑的混凝土則全部采用1號配合比。混凝土澆筑時的下料高度不大于2m，下料口間距2.5m。混凝土坍落度140mm。澆筑當(dāng)天最高氣溫27℃，最低氣溫12℃。1號混凝土澆筑時間為下午至傍晚，2號混凝土澆筑時間為晚上至凌晨，4d后澆筑上部2.2m混凝土，在第一次澆筑后6d拆模。

1段試驗墻共埋設(shè)了3排溫度傳感器，雖然埋設(shè)位置不同，但溫度的發(fā)展趨勢基本一致，測點位置對溫度變化的影響不是很大。

從0～7d的溫度變化可以看出，在開始的16h內(nèi)，混凝土的溫度上升很快，此時膠凝材料水化放熱對混凝土溫度的影響占主導(dǎo)作用。16h后混凝土溫度基本達到峰值，內(nèi)部最高溫度為55.9℃，最大溫升25℃左右，內(nèi)外溫差僅6～7℃。隨后膠凝材料水化速率降低，放熱量不能補償結(jié)構(gòu)散熱量，混凝土溫度開始下降。澆筑5d后混凝土內(nèi)部溫度與環(huán)境溫度相近，之后混凝土溫度隨環(huán)境溫度變化而變化。

2段墻的溫度變化曲線及內(nèi)外溫差曲線與1段墻基本相同。由于2段墻混凝土的水泥用量和水膠比小于1段墻，其水化放熱量也應(yīng)較低，但實際測量結(jié)果相差很小，2段墻的內(nèi)部最高溫度為55.7℃，僅比1段墻低0.2℃，內(nèi)外溫差也基本相同；所以影響實際結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度變化的因素是很復(fù)雜的，并不僅由混凝土配合比決定。

從0～7d的變形發(fā)展曲線可以看出，混凝土剛澆筑入模后，在高度方向，靠近地基的第1排變形傳感器測得的變形最大，向上的各排傳感器測得的變形逐漸減小。單位長度混凝土的高度越大，墻體在底邊施加于基礎(chǔ)的正壓力也越大。墻表面的變形相對于內(nèi)部而言普遍較小。接近或達到溫峰后，混凝土表面和內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力差，達到溫峰時內(nèi)外應(yīng)力差也最大。上部的內(nèi)外應(yīng)力差很小，而中部和下部內(nèi)外應(yīng)力差較大。由于墻的厚度并不太大，隨著混凝土的降溫，內(nèi)外溫差逐漸減小，這種應(yīng)力差也逐漸減小，并且隨氣溫而波動。

1段墻第1排傳感器所在測點處的變形發(fā)展情況表明，由于連續(xù)澆筑高度的影響，墻體底部所受基礎(chǔ)的約束力由兩端向中央逐漸增大，變化規(guī)律符合地基上長墻的溫度應(yīng)力發(fā)展理論；側(cè)端和中部應(yīng)力差別不是很大，表明20m澆筑長度是可以接受的。

從變形變化趨勢看，變形發(fā)展曲線基本與溫度發(fā)展曲線相一致，在混凝土入模后最初一段時間內(nèi)，溫度變化對變形的發(fā)展起主導(dǎo)作用。

1段墻和2段墻在拆模過程中即發(fā)現(xiàn)各有1條和2條裂縫。此后陸續(xù)出現(xiàn)多條裂縫，直到3d以后穩(wěn)定。1段墻出現(xiàn)6條裂縫，2段墻出現(xiàn)7條裂縫；位置大都在最下層拉應(yīng)力最大處的泄水管上方。裂縫長度大體在與高度相等的寬度范圍內(nèi)（圣維南區(qū)）自兩端向中部增加，在此范圍以外則大體相等。圖2為1段墻的裂縫情況，2段墻情況類似。混凝土墻日降溫速率太快，最高達9.8℃，這應(yīng)當(dāng)是引起開裂的主要因素，養(yǎng)護不充分也是促進開裂的重要因素。

根據(jù)第一次澆筑經(jīng)驗，采用2號高性能混凝土配合比，再次澆筑了一段長墻。澆筑時控制混凝土入模溫度低于澆筑當(dāng)天的氣溫；澆筑后即向帶模板的墻身澆水以抑制混凝土升溫；澆筑結(jié)束15h后，通過在模板頂部安裝的多孔水管，不斷向帶模板的墻身和墻的頂面澆水養(yǎng)護和控溫，該段墻無任何裂縫產(chǎn)生。

（1） 不使用有缺陷的模板，并應(yīng)堵嚴(yán)模板的接縫處和墻預(yù)留孔洞周邊接縫，以免造成墻體薄弱環(huán)節(jié)產(chǎn)生應(yīng)力集中而造成裂縫。

（2） 混凝土自高處傾落的自由高度不宜過高，超過2m時應(yīng)加串筒等輔助下料。下料過程中應(yīng)盡量控制兩下料口間的距離不大于3m，以利于墻體內(nèi)混凝土均勻，強度發(fā)展均勻，不造成薄弱環(huán)節(jié)。

（3） 墻柱混凝土澆筑完畢后即用塑料薄膜覆蓋澆筑面，并在4h內(nèi)在模板頂端向模板不間斷澆水至松模或拆模。拆模后立即向混凝土表面噴水，保持混凝土表面濕潤，養(yǎng)護時間不少于14d。應(yīng)控制養(yǎng)護用水的水溫，不可用冷水直接澆混凝土。

（4） 控制混凝土日平均降溫速率，建議不宜超過3℃。控制拆模時混凝土表面與最低環(huán)境溫度差值，建議小于10℃時方允許拆模。

（5） 應(yīng)采取措施降低混凝土拌合物的入模溫度。

本文的分析表明，混凝土的入模溫度和升溫、降溫速率以及合理的養(yǎng)護是控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生的首要因素，混凝土配合比的調(diào)整對厚度不大的長墻結(jié)構(gòu)開裂趨勢的影響程度有限。

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