1、大体积混凝土温度裂缝控制技术【摘要】大体积混凝土工程结构截面大，混凝土浇注后，由于水泥水化过程中释放出大量水化热，使混凝土内部温升较快，因为混凝土导热不良，相对散热较小。造成混凝土结构内外温差变大，由于温度的不均衡分布产生应力，从而导致混凝土结构出现温度裂缝。本文总结大体积混凝土结构裂缝产生的原因，分析了现有防止大体积混凝土结构裂缝控制措施，从一定程度上解决大体积混凝土的温度裂缝问题。 【关键词】大体积混凝土；温度裂缝；水泥水化热；内外温差 中图分类号：TV544+.91 文献标识码： A 一、前言 大体积混凝土一般是指混凝土结构断面尺寸已大到必须采取相应措施妥善处理温度差值，合理解决温度应力
2、并控制裂缝开展的混凝土结构。大体积混凝土与普通混凝土相比，具有结构厚、混凝土量大、钢筋密及施工技术要求高等特点，除了满足强度、整体性和耐久性等要求外，还存在如何防止温度变形裂缝产生的问题。 混凝土一旦发生裂缝，混凝土内的水泥成分就会随裂缝中的渗水析出，致使混凝土强度降低，同时钢筋也会很快锈蚀，断面减小直至断裂，从而破坏了结构的整体性，改变了混凝土内部应力分布，使混凝土结构发生破坏。因此在大体积混凝土温度的裂缝问题上，受到了各工程参建单位的高度重视，从根本上分析、了解、采取措施，尽量在施工中避免产生此类现象，从而来保证施工的质量。 二、温度裂缝产生的原因分析 1、水泥水化热的影响 水泥在水化反应
3、过程中产生大量的热量 ,这是大体积混凝土内部温度升高的主要热量来源。由于大体积混凝土截面的厚度大 ,水化热聚集在结构内部不易散发 ,会引起混凝土内部急剧升温 ,造成较大的内外温差 ,从而产生温度裂缝。 2 内外约束条件的影响 大体积混凝土一般与地基整体浇筑在一起 ,当 温度变化时会受到地基的限制 ,因而产生外部的约 束应力。当混凝土早期温度上升时 ,产生的膨胀变 形会受到约束面的约束而产生压应力 ,而此时混凝 土的弹性模量很小 ,徐变和应力松弛却较大 ,与基层连接也不太牢固 ,因而压应力较小 ,但是当温度下降时 ,则产生很大的拉应力。若产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度 ,就会出现垂直裂缝。工程
4、实践证明 ,当混凝土的内外温差小于 25时 , 产生温度裂缝的几率就小的多。由此可见 ,降低大体积混凝土的内外温差和改善约束条件 ,是防止大体积混凝土产生裂缝的重要措施。 3 外界气温变化的影响大体积混凝土结构在施工期间 ,外界气温的变化对防止大体积混凝土开裂有着重要影响。混凝土浇筑温度与外界气温有着直接关系 ,浇筑温度又影响着混凝土的内部温度。大体积混凝土结构不易散热 ,其内部温度有的工程竟高达 90以上 ,而且持续时间较长。如外界气温下降 ,特别是气温骤降 ,会加大混凝土的温度梯度 , 温差愈大 , 温度应力也愈大。此时混凝土内部产生压应力 ,表面产生拉应力 , 当这个拉应力超过混凝土的抗
5、拉强度时 ,大体积混凝土的表面就会出现裂缝。 据以往的大体积混凝土浇筑实例来看，施工过程中常出现忽略温度应力的计算、混凝土配合比配置不合理、水灰比及坍落度控制不力、浇筑方法不当等情况，从而导致混凝土出现温度裂缝等情况。 三、温度裂缝控制措施 3.1 合理选用原材料 （1）水泥：在选择水泥时，应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。 （2）在选择骨料时，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。石子级配：大体积混凝土宜采用连续级配。 （3）砂除满足骨料规范要求外，应适当放宽石粉或细粉含量，有利于提高混凝土的工作性，而且可提高混凝土的密实性、耐久性和抗裂性。 （4）掺
6、合料和外加剂：粉煤灰只要细度与水泥颗粒相当，烧失量小，含硫量和含碱量低，需水量比小，均可掺用在混凝土中使用。高效减水剂和引气剂复合使用对减少混凝土单位用水量和胶凝材料用量，提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用。（5）水：水源对大体积混凝土的影响主要是在搅拌温度控制上。3.2 混凝土配合比控制混凝土配合比设计时，应尽可能的降低混凝土的单位用水量，采用低砂率、低坍落度、低水灰比，掺高效减水剂和高性能引气剂，高粉煤灰掺量的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉的抗裂混凝土。3.3 设计控制 （1）采用合理的平面和立面设计，避免截面突变，从而减小约束应力； （2）
7、合理布置分布钢筋，尽量采用小直径，密间距。全截面配筋率不小于 0.3%，应在 0.3%0.5%之间。（3）避免采用高强混凝土，尽可能选用中、低强度的混凝土。3.4 施工控制 （1）供料：在浇筑前，搅拌站配备足够的原料，特别是水泥确保同一厂家，同一批次，符合同一混凝土配比的水泥。 （2）运料：为使混凝土的运输不至于影响混凝土的浇筑，行车路线必须要要提前考察。 （3）浇筑：混凝土浇筑采取薄层推进的方法，防止水化热积聚过多，以减小温度应力的积聚。本工程混凝土浇筑采取“分层浇筑”的方式，从底部开始，逐层台阶上移。浇筑方向由远及近，两条线路同时作业。每层混凝土浇筑厚度控制在 400mm 左右，每层浇筑混
8、凝土方量为 320m3，单层混凝土浇筑时间为 320/1003.2 小时。综合考虑混凝土内参加了粉煤灰和高效缓凝剂的条件，能确保上下层混凝土之间不会出现冷缝。 （4）振捣：混凝土的振捣遵循“快插慢拔”的原则，按平面的划分各其位，以防漏振和过振；在振捣上一层时，振动棒应插入下一层50100mm，以消除两层之间的接缝。振棒插入的间距一般为 400mm 左右，振捣时间一般为 1530s，并且在 2030min 后对其进行二次复振。 混凝土表面处理：采用“三次抹面”方法，即在平仓、拍浆、粗平之后，先以木刮尺按标高抹一遍，使混凝土初步整平；待混凝土有一定强度后再抹一遍；最后等混凝土表面析出的水分蒸发后再
9、以铁板压第三遍，这样能减少水分渗入混凝土内部再游离、逸出后产生裂缝。 （5）养护：保湿养护可防止混凝土表面产生龟裂现象；保温养护可保持混凝土表面的温度，控制混凝土内外表的温差25，这些都可以有效防止温度裂缝的产生。 这种保湿保温养护法为先将塑料膜紧贴在混凝土表面，然后依次覆盖一层无纺土工布和一层油布。顶面在混凝土终凝后立即敷塑料膜，侧面在拆模在混凝土浇筑后 12 小时后实施，48 小内完成，立即贴塑料膜等保温材料进行养护，养护时间原则上不少于 15 天。 塑料膜与混凝土表面紧密接触、不漏风，以便混凝土内蒸发的水份能湿润混凝土表面；塑料膜上的土工布和油布铺设严实并固定，起到保温保湿作用，以利于控
10、制混凝土内外温度差。 （6）监测：为了进一步测定不同深度温度场升降的变化规律，随时监测混凝土内部温度变化，若发现问题可及时采取有效措施进行处理，从而保证混凝土内外温差在规范允许范围内。 本工程在大体积混凝土内部不同部位埋置了铜热传感器，用混凝土温度测定记录仪进行施工全过程的跟踪监测。测温布置共设 3 个测点，每个测点分三个高程设置，三个高程分别为距底板顶面以下 100mm（混凝土表面温度） 、1300mm（混凝土中心温度）和 1900mm（混凝土底层温度） 。测温频暂按如下时间控制：2 天以内每 4 小时一次，25 天每 2 小时一次，510 天每 4 小时一次，1015 天 12 小时一次。
11、 测试结果：根据实测的数据显示，混凝土中心温度最高，当混凝土浇筑完成 34d 内为一个高峰期，以后逐渐缓慢下降；混凝土内部最高温度为分别为 68.4、70.9、70.1，相邻最大温差为 16.6、15.0、14.0，完全符合小于 25的最大温差的规范要求，说明采取的控制温差的措施是合理、有效的。 （7）蓄热养护：混凝土浇筑完成后，可以采用草帘被或水进行蓄热，以限制混凝土表面的温度散发过快造成温度裂缝，使内外温差控制在25以内。 （8）浇筑温度：大体积混凝土浇筑宜避开炎热的夏季，这样可有利于减小温差，进而减小温度应力。 四、结语 温度裂缝的产生，无论多大体积混凝土还是一般结构混凝土，都会不同程度影响结构安全。根据以上对混凝土温度裂缝的初步探讨及结合同类工程的经验，在工程实施前，对存在的各项因素分析透彻且采取相应的预防措施，从根本上预防，做到防患于未然，确保工程质量。
