1、大体积砼温度裂缝的控制措施摘要：本文重点阐述了大体积砼温度裂缝产生的原因及从砼原材料、外加剂和掺合料、施工配合比、施工工艺及设计、养护等方面来综合控制砼产生温度裂缝的系列有效措施。 关键词：大体积砼、裂缝原因、控制措施 中图分类号：P184.5+3 文献标识码：A 文章编号： 一、大体积砼的提出和概念 目前，全国各地高层、超高层建筑、大型设备基础、高耸结构物等大量出现。在这些结构中，大体积砼被得到了广泛的应用。 那么，究竟什么是大体积砼呢？到目前为止还没有一个统一的定义。不同国家的定义有所不同。美国砼学会有过规定:“任何就地浇筑的大体积砼,其尺寸之大,必须要求采取措施解决水化热及随之引起的体积
2、变形问题,以最大的限度减少开裂” 。日本建筑学会(JASSS)标准的定义是:“结构断面最小尺寸在 80cm 以上,同时水化热引起的砼内最高温度与外界气温之差预计超过 25的砼称之为大体积砼” 1。我国的定义是：大体积砼一般是指最小断面尺寸大于或等于 1m 的结构物，其尺寸已经大到必须采用相应的技术措施，需要妥善处理砼的内外温差，才能合理解决由温度应力引起其裂缝开展的砼结构。 与普通砼相比，大体积砼具有结构厚、体积大、钢筋密、工程条件复杂和施工技术要求高等特点，除了满足强度、刚度、整体性和耐久性等要求以外，主要应解决好控制温度变形的发生和因此引起的裂缝开展。二、大体积砼裂缝产生的原因和机理 建筑
3、工程中的大体积砼结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋砼产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于砼表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成了温度剃度，是砼内部产生压应力，表面产生拉应力，表面的拉应力超过砼抗拉强度引起的。贯通裂缝是由于大体积砼在强度发展到一定程度，砼逐渐降温，这个降温差引起的变形加上砼失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过砼抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上，都属有害裂缝2。 三、主要的裂缝控制措
4、施 （一）原材料的控制措施 大体积砼与普通砼一样，也是由以水泥为胶凝材料，与水和集料配制而成，要控制大体积砼的温度裂缝，首先必须从其原材料的选用方面加以控制，这也是控制其质量最基本的要求。大体积砼的原材料是由水泥、粗骨料（碎石或卵石） 、细骨料（河砂） 、水等原材料拌制而成。下面分别从其主要原材料方面来进行阐述。 1水泥品种的合理选择 建筑工程中比较常用的水泥有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥五大类。根据大体积砼的选用要求，水泥的水化热要低的原则，大体积砼使用水泥应该优先选用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。也可以选用普通硅酸
5、盐水泥，但是不得使用硅酸盐水泥和快硬性硅酸盐水泥以及其他水化热比较高的水泥。 2骨料的合理选择 骨料是大体积砼的主要组成材料之一，它在砼中起着骨架和填充的重要作用，选择性质优良和合格的骨料是保证大体积砼具有良好的耐久性和强度等重要性质的先决条件，不但如此，还可以起到明显的社会经济效益。通常认为：粒径在 0165mm 之间的称为细骨料；粒径大于 5mm的称为粗骨料。 3拌合用水的选择 大体积砼的拌合用水也是有选择的。砼拌合用水按照水源不同分为饮用水、地表水、地下水和经过适当处理的工业废水。砼拌合用水的质量应符合有关要求。原则上，凡是影响砼的和易性及凝结，有损于砼的强度增长，降低砼的耐久性，加快钢
6、筋腐蚀及导致预应力钢筋脆断，污染砼表面的用水均不得采用。符合国家标准的生活饮用水可以用来拌制和养护砼。 （三）砼外加剂和掺合料的控制措施 砼外加剂是指在拌制砼的过程中掺入掺加量不大于水泥重量 5%(特殊情况除外)，用以改善砼性能的外掺材料3。在砼中加入减水剂，可以提高砼的拌和物的流动性、减少拌和物的泌水离析现象，延缓拌和物凝结时间，减缓水泥水化热放热速度；加入缓凝剂能延缓砼凝结时间 ，是拌和物能够在较长时间内保持塑性，有利于浇筑成型，提高施工质量，同时还具有减水、增强和降低水泥水化热等功能，并且对钢筋没有锈蚀作用。因此，在大体积砼中掺入适量的减水剂和缓凝剂是非常有益的。 粉煤灰作为一种活性矿物
7、掺合料，可以改善砼拌合物的工作性，减少用水量，明显提高砼的强度，降低水泥的水化热。 （四）施工配合比优化措施 良好的砼配合比设计是保证大体积砼质量重要的一环，因此，必须引起重视。通常应根据砼的强度等级、耐久性和工作性等要求进行施工配合比设计。 一般来说，要在以下三个方面引起注意：（一）配合比设计的基本要求：使砼拌合物具有与施工条件相适应的良好的工作性；硬化后的砼应具有工程设计要求的强度等级；砼必须具有适合于使用环境条件下的使用性能和耐久性；在满足上述条件下，要最大限度地节约水泥，降低造价。 （二）配合比设计的基本原则：在同时满足强度等级、耐久性条件下，取水灰比较大值；在符合坍落度要求的条件下，
8、取单位用水量较小值；在满足粘聚性要求的条件下，取砂率较小值。 （三）配合比设计方法：砼配合比设计的方法是计算-实验法。 （五）施工工艺优化措施 1合理进行温度控制 对于大体积砼的温度控制,主要考虑三个特征值：入模温度、最高温度及养护温度。入模温度控制： 砼的入模温度取决于各种原材料的初始温度,主要方法是施工时加冰冷却拌合水、骨料、水泥, 尽量选择在较低气温时段浇筑砼；在砼运输工具上覆盖麻袋, 并经常喷洒冷水降温。最高温度控制：为了让砼内部的水化热量更好的散发出来，可以考虑在其内部埋置一定数量的金属冷凝管，采用循环水进行冷凝，对砼的内部水化的热量较快散发起着非常有效的作用。养护温度：控制大体积砼
9、的裂缝,特别是表面裂缝,主要是由于砼中产生了温度梯度。为了使大体积砼的内外温差降低,可采用砼表面保温的方法,使砼内外温差降低。 2.合理的泵送工艺 大体积砼采用泵送工艺，泵送过程中，常会发生输送管堵塞故障，故提高砼的可泵性十分重要。须合理选择泵送压力，泵管直径，输送管线布置应合理。泵管上须遮盖湿麻袋，并经常淋水散热。混凝上中的砂石要有良好的级配，碎石最大粒径与输送管径之比宜名 1：3，砂率宜在4045间，水灰比宜在 05055 间，坍落度宜在 1518cm 之间。 3.选择合理的浇筑方式 大体积砼的浇筑应合理分段，分层进行，使砼高度均匀上升，砼浇筑应连续进行，间歇时间不能过长，在前层砼初凝前必
10、须把后层砼浇上。浇筑应在室外气温较低时进行，砼浇筑气温不宜超过 28，在炎热的气候条件下应采取降温措施。 大体积砼的结构的浇筑方案可分为全面分层、分段分层和斜面分层三种。全面分层法要求砼的浇筑速度要快，分段分层法次之，斜面分层法最慢。浇筑方案应根据整体性要求、结构大小、钢筋疏密、砼供应等具体情况进行选用8。 4.加强温度监测 对大体积砼内部各部位进行温度跟踪监测,可以及时准确地掌握砼各个部位的温度变化,以便采取处理措施降低内部温度,保证工程质量。 砼温升最快的阶段在浇筑后的 15d,在这段期间,宜每 30 min 读取数据一次,以后数据的读取时间可以延长,建议在砼浇注后的 620d,每 3 h
11、 读取一次数据,浇注后的 2130d,每 6h 读取一次数据。 5.合理组织施工 在施工过程中精心安排砼施工时间,在高温季节施工时,砼浇筑时间尽量安排在 16 时至翌日上午 10 时前进行,以减少砼温度回升。新旧砼浇筑间隔时间为 57d,相邻浇筑坝块高差宜控制在 8 m 以内。 普通砼的离散性很大，因此在施工中必须创造条件，确保砼均匀密实。砼坍落度各车不要有大的差异，浇筑基础时坍落度可控制在100140mm，坍落度大时会使表面钢筋下部产生水分，或表层钢筋上部的砼产生细小裂缝。 （六）加强设计方面的控制措施 除了通过上面介绍的几个方面来控制大体积砼的温度裂缝以外，还可以从设计方面进行考虑来减少或
12、降低大体积砼的温度裂缝的开展。目前一般从以下几个构造方面进行考虑： （1）合理设置伸缩缝。 （2）避免应力集中。 （3）为了保证每个浇筑层上下均有温度筋，可建议设计人员将分布筋做适当调整4。 （4）当大体积砼平面尺寸过大时，可是考虑在适当部位设置后浇带，以减少外应力和温度应力。后浇带在设置时，要遵循“数量适当，位置合理”的基本原则。 （七）加强对砼的养护措施 在尽量减小砼内部温升的前提下，大体积砼的养护是一项关键工作，必须切实做好。养护主要是保持适宜的温度和湿度条件。保温的目的有两个，一是减小砼表面的热扩散，减小砼表面的温度梯度，防止产生表面裂缝；二是延长散热时间，充分发挥砼强度的潜力和材料松
13、驰特性，使平均总温差对砼产生的拉应力小于砼的抗拉强度，防止产生贯穿性裂缝。潮湿养护的作用：一是刚浇筑不久的砼，尚处在凝固硬化阶段，水化的速度较快，适宜的潮湿条件可防止砼表面脱水而产生干缩裂缝；二是砼在保温（2540）及潮湿条件下可使水泥的水化作用顺利进行，提高砼的极限拉伸和抗拉强度，使早期抗拉能力增长很快。 结束语 通过对大体积砼裂缝的分析，掌握一些常用的温度裂缝控制措施，对于指导现场的施工具有重要的作用。随着现代科学技术的深入发展，对大体积砼的研究会越来越深入，新的理论和研究手段以及新的施工工艺也会产生，大体积砼在工程建设领域的应用必将更加广泛。 参考文献 1 孙永清.大体积砼温度裂缝的成因分析及控制措施 .科技创新导报.2007 年 29 期 2建筑施工手册(第四版)编写组 .建筑施工手册(第四版)缩印本 .中国建筑工业出版社.2006.p613 3 王立久、李振荣 .建筑材料学 .中国水利水电出版社.2000.p113 4 建筑施工手册(第四版)编写组 .建筑施工手册(第四版)缩印本.中国建筑工业出版社.2006.p616 作者简介：李建华，男，41 岁，国家注册建造师。长期从事土木工程技术管理工作。
