1、大体积砼温度与裂纹的控制摘要：近年来，随着国民经济和建筑技术的发展，建筑规模不断扩大，大型现代化设施不断增多，而砼结构以其物美廉价、承载力大等特点，日益受到人们的欢迎，于是大体积砼逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。而由于大体积混凝土常见的质量问题是混凝土结构产生裂缝，其中，由温度应力引起的温度裂缝是裂缝防治的主要对象，成为长期困扰大体积混凝土施工的主要难题。这些温度裂缝不但会影响结构的外观及正常使用，严重的还会影响结构的承载能力，造成严重的工程事故。 关键词：大体积砼；温度；裂缝；控制 中图分类号：TQ178 文献标识码： A 一、大体积砼的特点 大体积砼具有结构厚大、浇筑量大，
2、工程条件复杂；砼设计强度较高，单方水泥用量较多，易使结构物产生温度变形；基础结构大多埋置地下，要求抗渗性能较高。大体积砼因体积相对庞大，在浇筑后温度升高幅度大，出现可观的膨胀量，到了后期降温阶段，又会出现相应可观的温度收缩，容易因为温度收缩过大、过快而使砼中出现严重的贯穿性裂缝，严重降低大体积砼的整体性、抗渗能力等。因此，如何控制砼的里表温差和温度变形而造成的裂缝，提高砼的抗渗、抗裂和抗侵蚀性能，是建筑工程大体积砼施工中质量控制的一个关键问题。 二、大体积砼裂缝分类及产生原因 大体积砼裂缝按其深度不同可以分为：贯穿性裂缝、深层裂缝、表面裂缝。按照裂缝的成因又分为两种：一种，是由于荷载直接作用，
3、砼超过极限拉应力而引起的裂缝，也称作荷载裂缝或结构性裂缝，另一种，是由于变形变化引起的裂缝，如结构由于温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素而引起的裂缝，也称做变形裂缝。大体积砼施工中产生的裂缝主要原因有以下几方面： (一)砼机构不良 水泥水化热，水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积砼结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水化发生的热量聚集在结构内部不易散失，以致内部温度越积越高。又由于砼结构表面可以自然散热，随大气温度变化而变化，使使里表温差增大。单位时间砼释放的水泥水化热，与砼单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随砼的龄期而增长。(二)温度的掌握不佳 外界气温变化，大体积砼在施工阶段，它
4、的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加里表层砼温差，这对大体积砼是极为不利的。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。因此，应采取温度控制措施，防止砼里表温差引起的温度应力。 三、大体积砼温度裂缝的主要影响因素 大体积砼施工阶段产生的温度裂缝，是大体积砼内外温差所导致的应力和应变和结构外约束及大体积砼各质点间内约束矛盾发展的结果。一旦温度应力超过砼所能承受的抗拉强度，就会产生裂缝。 (一)水泥水化热 产生大体积砼温度裂缝的主要原因是水泥水化热。大体积砼在凝结硬化过程中，由于水泥水化会产生大量水化热，是大体积砼内部热量的主要来源。砼是热的不良导体，导
5、热系数较小，且大体积砼截面尺寸较大，散热条件比较好的表面的热量可以向大气中散发出去，温度上升幅度比较小，但散热条件较差的内部，热量积聚不易散发，温度上升幅度较大，从而导致砼温度内高外低，形成较高的温度梯度。根据热胀冷缩原理，砼内部膨胀速率将大于外部，加上其所受到的各种约束的影响，使砼内部产生压应力，表面产生拉应力，而当这种拉应力超过其自身极限抗拉强度时，就会在表面产生裂缝。 (二)大体积砼的导热性能 大体积砼导热性能越好，即导热系数越大，内部热量传导速率就越大，其与外界热量交换的效率也就越高，从而降低大体积砼内的最高温升，同时也减小了大体积砼的内外温差。 (三)施工期间环境温度变化 大体积砼结
6、构施工期间，环境温度对其影响十分明显。环境温度的高低会影响到砼的浇筑温度（即大体积砼的入模温度） ，浇注温度越高，大体积砼的热峰值就越高。同时，当环境温度发生变化时，会影响到大体积砼的降温幅度，环境温度的骤降会加大大体积砼内外层之间的温度梯度，不利于大体积砼温度裂缝的防治。 (四)大体积砼的约束条件 约束条件一般可分为外约束和内约束，外约束指砼结构的变形受到外界因素阻碍而产生的约束，内约束指砼结构内部由于温度影响而热胀冷缩，致使各质点产生不均匀变形而引起的相互约束。大体积砼的温度变形会受到内外约束的限制而产生应力，若应力超过其限值，便会产生温度裂缝。 四、大体积砼温度裂缝的控制措施 (一)设计
7、控制措施 依照砼设计强度，选择适宜的原材料、优化砼配合比，降低砼的温升值，提高砼的导热性能、抗拉强度和极限拉伸变形能力。尽量选用低水化热、凝结时间长的高强水泥。所用的水泥应进行水化热测定，配制砼所用水泥 7 天的水化热不应大于 25kJ/kg，以降低砼的温升值，并延缓温峰值的出现；采用导热性好、线膨胀系数小的骨料，提升砼的导热性性能，降低砼的膨胀系数，减少砼的温度应力；选择粒径较大、级配较好的粗骨料和干净的中粗砂，减少水泥用量，进而降低砼水化热；选择适宜的龄期配合比，添加适量的掺合料和外加剂，在保证后期强度的前提下，尽量减少水泥的用量。改善边界约束和构造设计在施工时，采用分块分段浇筑，布置温控
8、钢筋，设置滑动、缓冲层等措施，改善大 体积砼边界约束及应力集中现象。 (二)施工方面的预防措施 （1）大体积砼裂缝主要是由于砼体积大、大量的水化热储存于体内不易散失、由内外温差产生的温度应力引起的。因此,必须严格控制砼的内外温差在 25以内。 （2）严格控制砼的浇注速度,一次性浇注的砼不可过高、过厚,以保证砼温度均匀上升。 （3）分层浇捣,逐步推进,防止振捣过程中出现漏振,并要严格控制振捣的时间及插入深度,力求采用泵送商品砼一次浇注成型。 （4）合理安排施工工序,遵循“同时浇捣、分层推进、一次到位、循序渐进”的成熟工艺,薄层浇捣,均匀上升,以利于散热。要重点把握好砼流淌的最近点和最远点等边缘部
9、位，不能漏振。 （5）高频振动棒应尽量垂直插入,快插慢拔,插点交错,均匀布置。在振捣上一层砼时,应深入下一层约 5cm,以消除层间的接缝。振捣时间以表面基本水平并出现水泥浆,砼不再冒气泡、不再明显沉落为度。 （6）采用二次振捣技术,在浇筑砼凝结前的适当时间内进行二次振捣,以增加砼的密实度,减少砼内部的微裂纹,提高砼的强度和抗渗性能。 （7）当砼长度超过规范的最大间距时,不采用分段设缝的处理方法,而是在砼中掺入一定量的微膨胀剂,通过砼的微膨胀使其在结构中建立预应力场,以抵消或减少因砼干缩和温度变形而引起的拉应力。 （8）在砼浇注后的 12h 左右,开始对砼表面进行二次压光,以减少收缩变形所引起的
10、表面裂缝。 (三)混凝土的保温和养护 在尽量减少混凝土内部温度的前提下，大体积混凝土的养护是一项关键工作，必须切实做好，养护主要是保持适当的温度和湿度条件，混凝土的保温措施也常常是起保湿效果。从温度应力的观点出发，保温的目的有两个：其一，是减少混凝土表面的热扩散，减少混凝土的温度梯度，防止产生表面裂缝；其二，是延长散热时间，充分发挥混凝土的强度潜力和材料的松弛持性，便平均总温差对混凝土产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，防止产生贯穿裂缝。保湿养护的作用是：首先，浇筑不久的混凝土，尚处于凝固硬化阶段，水化较快，适宜的潮湿条件可防止混凝土表面的脱水而产生干缩裂缝；其次，混凝土在保温（2540）及潮湿
11、条件下，可使水泥的水化作用顺利进行，提高混凝土极限拉伸和抗拉强度，便早期抗拉能力上升很快。 结语 总之，在大体积混凝土施工中，裂缝控制主要是从降低温度应力和提高混凝土的极限拉伸强度入手。浇筑前避免材料过热，浇筑后保温，降低温度应力。采取保温及缓慢降温的方法，减少混凝土表面的急剧热扩散，延长混凝土散热时间，防止形成较大的温差而引起表面或贯穿裂缝。提高混凝土的极限拉伸，缓慢降温可充分发挥混凝土的应力松弛效应，提高抗拉性能，这是防止裂缝的有效措施。 参考文献 1蔡润梁.大体积混凝土温度裂缝控制技术研究与实践D.武汉理工大学,2003. 2李文兵.大体积混凝土的温度裂缝及其控制技术探讨D.西南交通大学,2006. 3江昔平,王社良,段述信,孙烨.超大体积混凝土温度裂缝产生机理分析与抗裂控制新对策J.混凝土,2007,12:98-102.
