筏基大体积混凝土温度裂缝控制的研究

杨立群 李飞奇

摘要：伴随我国高层建筑的不断涌现，筏板基础的应用十分广泛。因为基础深、底板厚、混凝土一次浇筑量大，筏板基础大体积混凝土结构温度裂缝问题越来越突出，并成了工程界广泛关注的问题。本文就筏基大体积混凝土温度裂缝控制进行了探讨。

关键词：筏基；大体积混凝土；温度；裂缝控制

中图分类号： TU544+.91 文献标识码： A

一、大体积混凝土裂缝的种类

混凝土內部裂缝种类很多，按照裂缝的成因、出现的阶段以及对混凝土结构的影响可以划分为很多类别，以下为混凝土内部裂缝种类的几种划分：

（1）混凝土裂缝按照其出现的不同阶段可划分为早期裂缝、中期裂缝和后期裂缝。通常所说的早期裂缝是指混凝土浇筑完成后的一个月内出现的裂缝，此时混凝土尚未达到设计强度。中期裂缝形成在混凝土浇筑完成后的 2~6 个月内，由于设计因素或施工原因造成的裂缝。后期裂缝是指混凝土浇筑完成 1~2 年或者更长时间内形成的裂缝，这类裂缝形成主要是由于外因突变或自然界侵蚀造成。

（2）混凝土裂缝按照可视性可分为微观裂缝和宏观裂缝。微观裂缝是指肉眼看不到的、混凝土内部固有的一种裂缝。微观裂缝宽度一般在 0.05mm 以下，是不连贯的。微观裂缝是混凝土本身固有的，荷载不超过设计规定的情况视为无害。宏观裂缝是大于等于0.05mm 的裂缝，是微观裂缝随着时间的推移不断发展而形成的。工程界普遍认为宽度小于 0.2~0.3mm 的裂缝是无害的，但这里必须有个前提，即裂缝不在扩展，为最终宽度。

微裂缝的存在对混凝土的一些基本性质产生重要的影响，例如弹塑性、徐变、各种强度、变形、泊松比、结构刚度以及化学反应等。当混凝土受到低于极限荷载 30%拉力作用下时，混凝土的微裂缝分布是不规则、非贯穿的。因此，带有微裂缝的混凝土是可以承受拉力的，受拉时微裂缝无显著变化；当拉力荷载为极限荷载的 30%~70%时，在结构的薄弱环节，微裂缝很容易扩展并串联起来，宽度开始扩展并且数量开始增加；当荷载达到到70%~90%时，微裂缝显著地扩展并迅速增多并且串连合并，直至混凝土结构完全破坏。

（3）混凝土裂缝按其成因可分为沉降裂缝、塑性裂缝、温度裂缝、应力裂缝等。

（4）混凝土裂缝按照是否有发展可分为发展裂缝、可自动愈合裂缝和终止裂缝。

（5）混凝土裂缝按其深度可分为深裂缝、浅裂缝。裂缝深度不大于 500 mm 的裂缝为浅裂缝;裂缝深度大于 500 mm 的裂缝为深裂缝。

（6）混凝土裂缝按形状划分可分为横向裂缝、纵向裂缝、水平裂缝、垂直裂缝、斜裂缝、龟裂缝等。 在大体积混凝土结构内部，裂缝并不是以单一形式存在的。大部分裂缝可能同时具有几种裂缝的特性，有时也会从一种裂缝转化为另一种形式裂缝。裂缝的形式是变化多样的，没有统一的划分标准。要正确认识和分析混凝土结构的裂缝,首先要掌握混凝土的原材料、结构特性、部位特性、浇筑时间等宏观条件，在了解裂缝的分布、走向、形成时间、发展情况、深度、宽度等微观情况后，根据得到的信息和数据，分析裂缝的成因、推断裂缝的发展趋势、得出裂缝的预防的措施以及补救方法。

二、大体积混凝土温度裂缝的主要影响因素

大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是大体积混凝土内外温差所导致的，一旦温度应力超过混凝土所能承受的抗拉强度，就会产生裂缝。

（一）水泥水化热

在大体积混凝土结构浇筑完成后，水泥在水化过程中释放大量水化热。由于混凝土的导热能力较差，聚集在混凝土内部的热量无法有效的散失，大体积混凝土内部温度持续升高且居高不下。混凝土表面与大气相接触，具有良好的散热条件，热量很快得到释放。散热条件的不同致使大体积混凝土不同部位出现不同的温度，产生很大的內表温差。內表温差的存在致使混凝土内部产生温度应力。一旦温度应力超出混凝土的极限应力，就会导致混凝土开裂，从而产生温度裂缝。

（二）大体积混凝土的导热性能

大体积混凝土导热性能越好，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，从而降低大体积混凝土内的最高温升，同时也减小了大体积混凝土的内外温差。

（三）施工期间环境温度变化

大体积混凝土结构施工期间，环境温度对其影响十分明显。环境温度的高低会影响到混凝土的浇筑温度（即大体积混凝土的入模温度），浇注温度越高，大体积混凝土的热峰值就越高。同时，当环境温度发生变化时，会影响到大体积混凝土的降温幅度，环境温度的骤降会加大大体积混凝土内外层之间的温度梯度，不利于大体积混凝土温度裂缝的防治。

三、大体积混凝土温度裂缝的控制措施

（一）水泥的选择

水泥是一种重要的建筑材料，水泥水化过程中释放大量的水化热。大体积混凝土由于水泥用量巨大，内部聚集大量热量不易散发，形成混凝土內表温差，从而产生温度裂缝。在筏板大体积混凝土施工中，应尽量选择低热水泥，从根本上控制由水泥的水化热所引起的混凝土内部温度。实践表明，每减少 10kg 水泥用量便可以降低 1℃的温度。此外，为了降低因水泥水化产生的热量引起的温升，在满足基础混凝土强度的条件下，应当尽量利用混凝土 60~90 天的后期强度，这样既可以避免混凝土在前期就释放出大量的水化热而使混凝土产生较大的温差，又可以降低混凝土浇筑块体的温升。

（二）骨料的选择

骨料在混凝土中主要起到骨架和填充的作用，可分为细骨料和粗骨料。在工程施工过程中可以将粒径大于 5mm 的骨料称之为粗骨料，又称石；粒径小于 5mm 的骨料称之为细骨料，又称砂。

连续级配的骨料可以使得混凝土更密实，和易性更好，在减少水泥用量的情况下仍然可以达到强度目标。因此，在骨料的选择中应优先考虑连续级配的骨料。为达到所谓连续级配，粗骨料可以选择碎石，细骨料应选择中粗砂，提高混凝土的强度和抗裂性能。

（三）控制混凝土入模温度

选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，应尽量避免在炎热天气进行浇筑。如工期需要，必须在炎热天气进行浇筑，可调整工序，使混凝土浇筑时间避开当天的高温时段。同时采用浇筑时避免阳光直射，对施工运输机具进行保温防晒等措施，降低混凝土的入模温度，将其控制在25℃以下

（四）控制混凝土浇筑温度

混凝土的浇筑温度越高，混凝土浇筑后内部所达到的最高温度也越高，则会造成大体积混凝土内部和表面的温差变大，使混凝土的表面开裂。降低混凝土的浇筑温度是在施工过程中控制混凝土温度裂缝的有效手段。影响混凝土浇筑温度的因素有: 混凝土的出机温度、运输途中混凝土的温度变化、泵送过程中混凝土的温度升高等。降低砂石的温度是降低混凝土出机温度的有效方法，夏季施工可对砂石采用覆盖、避免阳光直射、用冷水冲淋等方式来降低砂石的温度。必要时还可用加冰水为拌合水来降低混凝土的出机温度。在运输的过程中可以采取在运输车的储藏罐上喷淋冰水，在泵送管道上覆盖草席淋洒冰水可以有效的降低混凝土在运输过程中的升温，保证混凝土的浇筑入模温度。

（五）加强混凝土的保温和养护

1、在大体积混凝土保温养护过程中，应加强对混凝土核心温度、內表温差以及降温速率的监测工作，并根据监测结果及时有效地调整温控方案，将温度监测与温控措施紧密的联系在一起，真正做到监测结果指导温控方案。

2、在大体积混凝土保温养护过程中，为防止混凝土的徐变与温度发展不协调现象的发生，带来不必要的问题，尽量不得采用强制、不均匀的降温措施，例如水管冷却。

3、当混凝土模板采用木质模板时，应考虑到木质模板的保温效果，确定具体拆模时间。

结语

大体积混凝土裂缝产生的机理较为复杂，合理的选择混凝土的原材料，合理的设计混凝土的配合比，降低混凝土中的水泥用量，增强混凝土的抗裂性能可以有效的避免大体积结构物温度裂缝的出现。本文仅对大体积混凝土温度裂缝提出了简单的控制措施。总之，只有对其产生原因进行正确分析才能从根本上予以防治，从而确保工程质量。

参考文献：

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[2]楼伟中,周雄杰. 大体积混凝土温度裂缝控制的分析与研究[J]. 中国水运(下半月),2012,10:252-254.