混凝土温度裂缝的产生及控制分析

褚恩阳

（海宁嘉业建设有限公司，浙江 海宁 314400）

随着我国经济的发展，工程建设规模的不断扩大，大体积混凝土和薄壁结构混凝土在各种工程建设中的应用越来越广泛，特别是南水北调中线工程，要建设大量的渡槽和倒虹吸，薄壁结构混凝土和大体积混凝土结构得到了广泛的应用。而在这些工程中，混凝土裂缝问题日显突出，并成为具有相当普遍性的问题。裂缝作为长期困扰大体积混凝土和薄壁结构混凝土的主要难题，涉及到原材料、设计、施工和管理等多方面的因素，如若不采取有效方法加以控制，势必会影响到建筑物的使用寿命和安全运行，故参建各方必须对混凝土裂缝问题加以足够的重视，减少或避免混凝土裂缝的产生。

1 裂缝的种类

混凝土裂缝按类别分主要有以下几大类：温度裂缝，外部荷载裂缝，化学反应裂缝等。

2 温度裂缝的控制和防止温度裂缝的产生

2.1 温度裂缝的产生

为了防治混凝土温度裂缝，减轻温度应力，须从从以下几个方面考虑。

2.2 材料质量控制

2.2.1 水泥：使用水化热较低的水泥以及尽量降低单位水泥用量；水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，普通混凝土内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～7天。

2.2.2 掺合料和外加剂：在混凝土中掺入水泥用量0.25%的减水剂，可同时减少10%的水泥用量，从而降低水化热的产生；在混凝土中掺入粉煤灰，不仅可代替水泥用量，而且可大大改善混凝土的可泵性和工作性，从而降低水化热的产生；在混凝土中掺入膨胀剂，混凝土在硬化过程中产生体积膨胀，可以部分或全部补偿硬化过程 中冷缩和干缩，减免混凝土的开裂。

2.2.3 粗细骨料：在钢筋间距和泵车输送管的允许下，尽量选用粒径大的骨料，一般中、粗砂比使用细砂每平方米混凝土减少用水量20～25Kg左右，水泥相应也减少28～35Kg,从而降低混凝土的干缩，条件允许的情况下，可以采用设计毛石大体积混凝土基础。

2.2.4 石子级配：石子级配对节约水泥及保证具有良好的和易性关系很大,大体积混凝土宜采用连续级配。

2.2.5 水：水源对大体积混凝土的影响主要是在搅拌温度控制上，大体积混凝土搅拌时必要时采用冰水混合搅拌，以降低混凝土入模温度。

2.3混凝土浇筑温度控制

装配式建筑也称建筑工业化[1]，具有施工速度快、施工受天气影响小、建筑垃圾少、减少人工和模板、质量更加可靠等优点，因现场湿作业少，更加绿色环保。装配式建筑在日本和欧美地区较为流行，在我国还处于起步阶段。国家住建部出台了《建筑产业现代化发展纲要》，大力鼓励发展装配式建筑，计划装配式建筑占新建建筑的比例达50%以上(到2025年)。装配式建筑已然成为了所有民用和工业建筑的发展趋势。

2.3.1 生产混凝土时，根据季节不同，须采用不同措施，提高或降低混凝土温度。例如在夏季可采用冰水拌合，给骨料搭设遮阳棚等措施，降低混凝土出机口温度；冬季可采用热水及给骨料搭设保温棚等措施提高混凝土出机口温度。

尽量选择较适宜的气温浇筑混凝土，避开不利天气浇筑混凝土，对运输工具如具备条件也应采取保温设施，以降低气候原因混凝土拌合物的影响。

2.3.2 在薄壁结构混凝土中埋设冷却水管，浇筑完成后，使用冷却水循环来降低混凝土内部温度。

2.3.3 设定合理拆模时间，拆模后及时对混凝土表面用养护剂或混凝土养护膜，及时覆盖保温被等。

2.3.4 改善混凝土约束条件，对大体积混凝土进行分割，设定合理且便于施工的施工缝，使混凝土温度有足够时间，交错释放水化热。

2.3.5 加强混凝土养护，常见的混凝土裂缝，大部分均是由不同深度的表面裂缝所引起的，其产生的主要原因是混凝土内外温差过大或气温骤降。所以，混凝土的保温对防止混凝土表面早期裂缝非常重要。

混凝土的养护，主要目的在于混凝土养护期内保持适宜的温湿条件，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。另一方面使水泥水化作用顺利进行，以期在一定时间内达到设计强度和设计的抗裂能力。适宜的温度、湿度条件是相互关联的。

3 加强混凝土浇筑后的温度监测

3.1 混凝土浇筑温度的监测

监测混凝土浇筑时的温度，保证浇筑温度不要超过控制标准，以便控制混凝土浇筑后的温度升高峰值。同时也包括对混凝土搅拌、运输过程中温度的监测和混凝土原材料温度的监测。

3.2 养护过程中的温度监测

一般监测浇筑后大体积混凝土内部（中部、表面、底部）的温度和环境气温的变化情况，用来控制混凝土温度和气温温差（温差控制在25℃内）,也可用来进一步计算混凝土中的温度应力，确定混凝土的抗拉强度是否大于此时混凝土中产生的拉应力，保证对裂缝的控制。这些监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况，以及所采用的施工技术措施的效果，为施工现场及时有效的采取措施应对温差变化。

4 合理优化施工工艺

4.1 采取二次投料法，二次振捣法，浇筑后及时排除表面泌水，以提高混凝土强度，提高混凝土极限拉伸强度。

4.2 在混凝土结构内部设置必要的温度配筋，在结构突然变化、转折等部位，例如底板与墙转折处、孔洞转角及周边部位，增加斜向构造配筋，以改善应力集中。

4.3 加强混凝土的早期养护，提高早期相应龄期的抗拉强度和弹性模量。

5 混凝土建筑物基础不均匀致使混凝土产生裂缝

设计初期，要仔细了解建筑物基础情况，避免建筑物基础处于地质变化较大的地段。必要时，要采取基础换填等措施，降低因地质原因对混凝土建筑物影响产生裂缝。

地基过大不均匀沉降产生过宽裂缝时,进行建筑物在使用阶段的沉降验算可以防止这些裂缝的出现,对已出现这类裂缝的结构,要采用地基基础的防治措施对地基基础妥善处理后,再采用建筑结构的加固措施来解决。

大体积混凝土刚度较大，一般没有强度的问题，但由于它往往属于地下隐蔽工程，裂缝的存在将严重影响其正常使用，其中温度裂缝是施工过程中产生的主要裂缝。由于混凝土本身的特性，大体积混凝土温度裂缝是不可避免的，但是，裂缝是可以控制的，只要针对混凝土的生产、施工、养护等不阶段采取相应的控制措施，从各个方面入手进行有效的控制，就能减少温度裂缝的产生及发展，提高大体积的质量。

[1]罗瑞敏，孙岩.混凝土的温度应力与温度裂缝探讨[J].黑龙江交通科技，2005.10.30.