1、1大体积混凝土的温度裂缝及其控制技术探讨摘要：随着我国经济的发展，工程建设规模的不断扩大，大体积混凝土在结构中的应用越来越广泛，施工中的大体积混凝土温度裂缝问题日显突出，并成为具有相当普遍性的问题。温度裂缝作为长期困扰大体积混凝土的主要难题，涉及到建筑材料、设计、施工和管理等多方面的因素。有关规范中关于土木工程的温度裂缝控制条款还不完善，工程中的温度控制实施主要依靠实践经验，缺乏理论依据。本文对大体积混凝土的温度裂缝及其控制技术进行了探讨。 关键词：大体积混凝土; 温度裂缝; 控制技术 中图分类号：TV544+.91 文献标识码： A 文章编号： 前言： 大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小尺
2、寸等于或小于 1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。以往大体积混凝土多出现在大坝等水工结构中。近年来随着经济社会的发展，其身影出现在了建筑结构地下室底板的基础工程中。对于大体积混凝土结构，如果处理不当则极易形成裂缝，从而影响混凝土结构的质量及耐久性。怎样提高混凝土的抗裂性能是大体积混凝土施工的关键问题之一。为保证大体积混凝土施工质量，除满足强度等级、抗渗等级，关键是严格控制混凝土在硬化过程中水化热引起的内外温差，防止因温度应力造成混凝土产生裂缝。文章就大体积混凝土温度裂缝控制技术进行了分析。2一 温度裂缝产生的主要原因有以下几方面： 1. 水泥水化热造成温度升高的
3、影响 水泥的水化反应是一个放热反应, 对于普通混凝土来说, 由于结构尺寸不大, 水泥水化过程释放的热量可以很快地扩散到表面, 并散发出去, 因而不会对混凝土结构造成不良影响。但是, 大体积混凝土结构中, 由于结构截面大, 一次浇注量大, 施工时间长,水泥用量多, 水泥水化所释放的水化热难以散发, 在内部蓄积起来, 引起结构内部温度升高, 混凝土“内热外冷”,形成较大的内外温差, 会产生较大的温度变化和收缩作用, 由此形成较为复杂的膨胀或收缩应力, 致使混凝土开裂。温度收缩应力是导致大体积混凝土产生裂缝的主要原因。 2. 外界气温变化 大体积混凝土在施工阶段，浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别
4、是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的，温差愈大，温度应力也愈大。 3. 混凝土的收缩 混凝土中约 20%的水分是水泥硬化所必需的，而约 80%的水份要蒸发。多余水份的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。 34. 约束情况的影响 大体积混凝土所受到的约束条件可分内约束和外约束两种。内约束是指较大整体结构中, 由于内部不均匀的温度及收缩分布而产生的相互约束; 外约束是指混凝土结构的边界条件如支座、基岩等外界因素对结构变
5、形的约束。大体积混凝土由于温度变化产生变形, 混凝土硬化后的干缩等各种变形受到约束便产生应力, 所产生的应力超过允许值便可能产生裂缝。 5. 养护情况、外界温度的影响 外界温度越高, 水泥的水化反应速度就越快, 也就是水泥的水化放热越集中, 从而使内部温升越快、越高。规范要求, 大体积混凝土表面温度与中心温度之差应小于 25。实践经验表明, 如果外界温度较高, 混凝土入模温度高造成水泥水化放热集中, 混凝土中心温度可能达到80, 如果混凝土表面保温养护措施不到位, 很难保证在一定时间内表面温度达到 55以上; 而在冬季, 外界气温极低 , 即使对混凝土结构采取一些保温措施, 也很难保证有较高的
6、表面温度。这都会导致混凝土内外温差过大, 引起收缩应力超过混凝土极限拉伸值, 出现裂缝。 二大体积混凝土结构温度裂缝的种类 大体积混凝土结构温度裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。 1. 表面裂缝: 混凝土浇筑后, 水泥水化热较大,使混凝土温度上升。由于混凝土表面和内部的散热条件不同, 聚集在混凝土内部的水泥水化热不易散发时, 混凝土内部温度将明显升高, 而混凝土表面通常散热较快。温度外低内高, 形成了温度梯度, 使混凝土内部产生压应力, 表面4产生拉应力, 当拉应力超过混凝土的抗拉强度时, 其变形量超过混凝土的极限拉伸值混凝土，表面就会产生表面裂缝。此外, 当混凝土的坍落度较大时, 混凝土表面水份
7、蒸发引起的体积收缩也会使混凝土产生表面裂缝。 2.贯通裂缝: 大体积混凝土在强度发展到一定程度, 混凝土逐渐降温, 这个降温差引起的变形加上混凝土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, 混凝土结构内部产生较大的收缩应力( 拉应力) , 当引起的拉应力超过混凝土抗拉强度, 其变形量超过混凝土的极限拉伸值时, 可能产生的贯通整个截面的裂缝, 或称为结构性裂缝。给工程带来极大危害, 直接影响结构的安全性能和抗渗性能。 三 裂缝控制措施 1.材料措施 （1）大体积混凝土结构宜采用低水化热和长凝结时间的水泥，粒径较大的骨料和中粗砂，粗骨料宜采用连续级配； （2）大体积混凝土宜加适
8、量的掺和料以及外加剂来降低水泥用量，并减少水化热的影响； （3）大体积混凝土宜掺加粉煤灰，以减少水泥用量并减小水化热及收缩。掺入粉煤灰后，可按有关规范用 60d，90d 等后期强度进行混凝土强度验收，以减少水化热的影响。 2. 施工措施 （1）在砂、石、水等原材料拌和前，预先通过遮阳、预冷、加冰等措施来控制其温度。并注意混凝土拌和物运输过程中的降温，以降低混5凝土拌和物的入模温度，减少水化热的影响。 （2）大体积混凝土结构宜采用跳仓法施工或设置后浇带的方法来控制混凝土单方向长度不大于 30m，长宽比不大于 4，长厚比不大于 40。并且严格控制坍落度，选择分层连续浇筑等采取有效措施以防止施工过程
9、中热量积聚，温度升高。 （3）加强保湿养护，进行温度监测。从混凝土浇筑后就应及时地养护, 以防止混凝土中水分的蒸发而导致混凝土的干缩, 以减少混凝土浇筑块整体干缩应力和内、外干缩变形的不均匀性引起干缩裂缝。在大风干燥天气,尤其要加强养护, 还应保证足够的养护期, 避免混凝土过早地干燥。 大体积混凝土施工时应控制大体积内外温差不大于 25，混凝土表面与环境温差不大于 15。并控制养护时间，保持表面湿润，根据实际情况采取控温措施（加冷却水管等） 。控温覆盖应分层逐步拆除，不得采取强制，不均匀的降温措施。 （4）对混凝土浇筑块采取保温措施。混凝土表面温度越低, 内、外混凝土的温差就越大, 导致较大的
10、温度变形差, 产生较大的温度应力。对于大体积混凝土来说, 尽快地散发混凝土内部的热量是很重要的,但混凝土开裂与否更重要的是取决于内、外混凝土之间的相对温差, 必须通过采取适当的保温措施, 控制适当的混凝土内部温度与环境温度的差, 以便混凝土内部的热量平稳地散发。 （5）为提高混凝土的抗裂性能，可在容易产生裂缝的部位配置斜向钢筋或钢筋网片,并配置一定数量的抗裂钢筋。 6（6）预置冷却水管。在大体积混凝土浇筑块中埋设冷却水管可以通过循环水带走混凝土浇筑块内部的热量, 降低混凝土内部的温度, 减小内、外温差。 （7）注意早期保护。为了温控的需要, 大体积混凝土的早期强度通常较低。因此, 在施工时应注
11、意早期保护, 不要过早地拆去模板或使混凝土受力, 以免破坏混凝土结构。 结束语： 大体积混凝土温度裂缝控制的核心是分析大体积混凝土结构温度裂缝产生的主要原因, 从结构设计、混凝土制备、施工的各个环节采取相应技术措施, 以达到控制混凝土温度裂缝的目的。只要尊重大体积混凝土的特性, 经过科学、合理的结构设计, 优化混凝土配合比, 采取合理措施降低混凝土结构的外部约束, 按照大体积混凝土施工要求认真组织施工, 做好混凝土养护和温度监测控制工作, 可以有效地防止有害裂缝的产生。 参考文献 1 杨嗣信，候君伟.高层建筑施工手册M.北京：中国建筑工业出版社.2001. 2 王铁梦. 工程结构裂缝控制 M . 北京: 中国建筑工业出版社, 2000. 3 陈宝春.大体积混凝土温度裂缝的成因及控制J.施工技术,2003,6:26-28. 7
