大体积砼结构温度裂缝控制技术探讨和研究

■吴柏勋 ■福建省第五建筑工程公司，福建 泉州 362000

大体积砼温度裂缝控制技术在工业与民用建筑中是非常常见的，在大体积砼结构建筑中，出现裂缝的例子也很多，如泉州某大厦地下室砼底板，出现了多条贯穿性裂缝，出现严重渗水现象。由于对大体积砼结构温度裂缝控制技术掌握不娴熟，导致工程出现了裂缝现象，导致有些工程因此被迫停工处理，修改设计、降低层数，既延误了工期，又给施工单位造成了巨大的经济损失。

1 温度控制的主要任务

相关研究表明，混凝土的温度变化速率会对裂缝产生造成一定的影响，如果在施工中总降温差相对较大，但是养护及时且有效，可以降低混凝土的降温速率;而如果养护不足导致混凝土降温速率过快，即使总降温差不大，也容易产生裂缝。因此，在混凝土工程施工中，需要对其温度进行有效控制，首先，通过合理的措施，对混凝土进行降温处理，减小总降温差;其次，要通过草席包裹等方式，对混凝土表面进行保温处理，降低混凝土的内外温差，减小温度梯度;然后，要充分发挥混凝土的徐变特性，延缓其降温速率。

2 控制温度的具体措施

(1)在水泥用量相同的条件下，尽可能选用中低水化热水泥。

(2)尽量减少单位体积的水泥用量。适当的减少单位体积砼的水泥用量，能够有效的控制温度，因此，在对混凝土的配合比进行设计时，需要充分考虑以下问题:

①利用砼的后期强度。一般来说，砼的设计强度为28天龄期强度f28，但是相关试验表明，在28天后，砼的强度仍会有所增加。从大体积砼结构的特性和荷载方面考虑，一般需要经过较长一段时间后，其设计强度才能充分体现，因此，结合实践经验，在对砼的设计强度进行确定时，可以利用砼的后期强度f45、f60、f90，同时适当减少单位体积砼的水泥用量。

②掺加粉煤灰。作为一种活性材料，粉煤灰可以在一定程度上替代砼中的水泥，从而降低水泥用量，降低砼的水化热，同时还可以充当润滑剂，改善砼的可泵性。

③掺加减水剂。在砼中掺加一定的减水剂，可以有效对水泥颗粒进行分散，降低水的表面张力，减少5～15%拌和水量，减少5～15%的水泥用量。

(3)掺加适量缓凝剂，延缓水泥的水化作用，减缓水化热的释放速率。

(4)降低砼的浇筑温度。根据具体的施工经验，泉州地区一般在夏季进行施工时，砼浇筑温度一般能够达到33～38℃，过高的砼浇筑温度会影响工程质量，一般最高浇筑温度应该控制在30℃度以下，这样才能有效的避免因温度较高产生裂缝。

(5)砼内部埋冷却水管。在施工过程中，如果遇到混凝土厚度较大，又或者结构相对特殊的情况，采用一般的降温措施无法对砼的温升进行控制，这时，就需要采取水管冷却方案。

(6)砼表面蓄热保温。一般情况下，砼内部温度是高于表面温度的，导致内表温差过大的情况出现，为了控制好这个温差，就需要对砼表面进行蓄热保温处理。特别是在夏季的施工中，做好砼表面的保温工作至关重要。

根据热交换原理，砼表表面覆盖保温材料的厚度可以通过下列公式进行计算:

公式中:δ，代表保温材料厚度，单位为m，h代表结构厚度，单位为m;λ代表保温材料的导系数，单位为W/m·℃;λc代表砼的导热系数，单位为W/m·℃;Ts代表砼表面的温度，单位为℃;Tmax代表砼中心最高温度，单位为℃;Ta代表外界环境温度，单位为℃;K代表放热系数值修正值，根据刮风的大小、保温层材料透风性大小等具体情况，由大到小取3.0～1.3。

在电算分析中，一般都是根据δ(保温材料厚度)得到空气的总放热系数，再对保温效果进行验算。反之，根据所需要的保温效果，就可以通过调整保温材料的厚度与保温层铺设种类等方式实现。假设保温层由多种材料分层构成，则砼的总放热系数为:

公式中:βs代表砼的总放热系数;hi代表每层保温材料的厚度;λi代表每层保温材料的导热系数;β代表最外层材料的放热系数;

从经济和施工方便等方面考虑保温材料，目前使用较多的材料有草袋、砂子和水，以下对这些材料进行详细的分析:

①草袋保温。草袋保温技术是较为常用的技术，因为草袋材料丰富而且分布广泛，成本低廉且容易取得，而且，根据相关试验对比，在混凝土养护中使用草袋进行保温，其保温效果相比于麻袋、油布、帆布等更好，更容易对温度变化进行控制。

从目前来看，在我国大体砼工程的施工中，大部分工程都采用了草袋保温的方式，同时，草袋自身良好的透气性，也可以与塑料薄膜结合使用，具有更好的保温效果。在实际操作中，一般是先在砼的表面，铺设一层塑料薄膜，之后在塑料薄膜上，根据实际情况，铺设一层或者两层厚度在1cm左右的草袋，最后在草袋上面，再铺一层塑料薄膜，其保温效果如下表所示。

表1 工程实例保温情况

②砂层保温。砼表面保温也可以通过覆盖砂层来进行，采用大量的温砂，并将砂层的厚度设置在20～30cm左右，让砂石起到良好的养护作用。

③蓄水保温。这种方式是在砼的表面，积蓄一定深度的水，利用水本身的热阻，对砼进行保温，同时也可以起到良好的保湿效果。

3 改善约束条件的措施

(1)设置后浇带:对于大体积砼而言，如果其平面尺寸较大，为了有效缩小约束范围，可以通过设置后浇带的方式，对其进行分块，等到各块的温度趋于稳定后，通过相应的施工技术，将其连成整体。

(2)设置滑动层:一般情况下，大体积砼多浇筑在垫层混凝土上，受垫层的约束，约束力越强，则越容易产生裂缝问题。因此，在大体积砼浇筑前，应该先在垫层混凝土上，铺设一层强度较低的水泥砂浆，然后铺设一层或两层油毡，形成一个滑动层，减缓基底的约束力。

(3)基础大体积砼四周如果有围护桩，对结构也会产生一定的约束力。可以在大体积砼四周与围护桩之间砌筑一道隔离墙，既充当了模板，也减小了四周的约束力。

［1］崔金龙.浅论大体积砼结构温度裂缝控制技术［J］.《华章》，2012，(01).

［2］朱根国.建筑大体积砼结构、温度裂缝控制［J］.《中国科技博览》，2011，(03).