建筑大体积混凝土温度裂缝原因及措施

荀辉

摘 要：大体积混凝土在当今高层建筑及大型设备基础中的应用越来越多。但混凝土温度裂缝这个问题仍是建筑工程中面临的一大技术难题。文章通过对大体积混凝土温度裂缝产生原因及影响因素进行分析，提出采取有效防止裂缝产生的措施。

关键词：大体积混凝土；温度裂缝；原因；措施

前言

随着高层及超高层建筑、大型设备基础在我国大中城市的出现，大体积混凝土应用越来越广泛。但由于其尺寸庞大，水泥水化热散发困难，使得混凝土浇筑后内外温差大，这样大体积混凝土就容易产生严重的裂缝，从而降低混凝土的强度、整体性以及抗渗能力等。因此，必须找出迫使大体积混凝土产生温度裂缝的原因，并采取行之有效的控制措施。

1 大体积混凝土产生温度裂缝的原因

大体积混凝土温度裂缝是其内部矛盾发展的结果。第一，其内部温度发生变化引起应力和应变；第二，混凝土具有自身的强度和抵抗变形的能力。混凝土温度变化产生的变形受到内、外部的约束后，产生很大的应力。当温度应力超过混凝土所能承受的抗拉强度时，就会出现裂缝。具体来讲，是由于混凝土结构在硬化期间，水泥放出大量的水化热，这样内部温度不断上升，形成内外温差，随着内外温差的不断加大，混凝土表面受到很大的拉应力，而它的早期抗拉强度比较低，这样就形成了裂缝。而这种温差只存在混凝土表面，离开表面就减弱了，这就是裂缝为什么只存在混凝土面层，而表层以下结构仍然完整的缘故。另外混凝土结构温差较大，受到外界约束力时，在没有采取特殊降低措施、放松或取消约束时，易发生贯穿温度裂缝。

1.1 水化热为主要因素

大体积混凝土在水化热时，由于断面较厚，水泥放出的热量聚集在结构物内部，而不易散失。有实验测试证明：水泥水化热能引起20℃～30℃的升温，甚至更高。可见，水泥水化热是大体积混凝土产生温度裂缝的主要因素。混凝土的导热性能差，在浇筑初期混凝土强度和弹性模量都比较低，水化热引起的急剧升温约束不是很大，引起的温度也不大，但随着混凝土期龄的增加，其弹性模量也跟着增高，因而对混凝土内部降温收缩的约束也就越来越大，直到产生很大的拉应力。

1.2 外界温度的差异

在大体积混凝土施工过程中，其浇筑温度常受到外界气温的变化影响。外界气温越高，混凝土的结构温度也就越高；若外界温度下降，将会增加混凝土降温幅度，特别在外界气温突然降低时，会增加混凝土内外温差。而温度应力是由温差引起的变形造成，温差越大，温度应力也就越大。在外界温度较高时，大体积混凝土内部不易散热，有时温度高达60～65℃，此外还有很大的延续时间。由此可见，防止混凝土内外温差过大引起的温度应力非常重要。

1.3 混凝土的收缩变形

泵送混凝土具有流动性和抗裂性的特点，而这两点又相互矛盾。因此在满足泵送塌落度的条件下应尽量降低水灰比。在控制混凝土的收缩性及提高抗裂性时，就应该严格控制砂、石骨料和含水率，并利用计算机自动调整配料的水灰比。必要时调整水泥水灰比，减少用水量。在混凝土水泥水化过程中常发生收缩变形，而只有少数为膨胀变形。可见，混凝土收缩变形产生的应力不容忽视。

2 大体积混凝土温度裂缝的控制措施

从上文可以看出，大体积混凝土温度裂缝产生的原因有很多种，因此在施工时应结合各种因素，控制混凝土的入模温度，缩小混凝土内外温差，延长降温速率等，以此减少混凝土的收缩变形带来的影响。主要控温措施有以下几种。

2.1 温度控制采取的措施

入模温度、最高温度、养护温度是大体积混凝土温度控制中主要考虑的三个方面。其中入模温控，取决于混凝土入模时各种原料的初始温度。在施工时，加冰冷却拌合水、骨料、水泥等，在外界温度较低时浇筑混凝土，在运输时采取麻袋覆盖喷水冷却降温。最高温控：在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低内部最高温度。这种方法具有适用性好、比较灵活的特点。养护温控：采用混凝土表面保温法，降低混凝土内外温差，这样可以减少大体积混凝土的裂缝，特别是表面的裂缝。

2.2 降低混凝土的内温

通过大量实验证明，水泥的用量能直接影响混凝土水化热温升。由此可见，在进行混凝土配比时，在满足混凝土施工时要求应尽量减少水泥用量。为防止温度裂缝，减低水热温升，应利用双掺技术，以粉煤灰替代部分水泥。合理选择混凝土的配合比。

合理选择水泥类型、严格控制水泥用量。优先选用425R普通高标号水泥，减少水泥用量。充分利用矿渣硅酸盐水泥的特性，减少水化热，降低混凝土温度。充分利用混凝土后期强度，降低水泥量，推迟水化热峰值期。

严格控制骨料级配和含泥量。骨料宜选择10～40mm连续级配碎石，中砂宜选系度模数在2.80～3.00（砂率控制在40%～45%）。其中砂石的含泥量不用超过1%，且不得混有其他杂质。

选择适当的掺合料和外加剂。选择粉煤灰作为掺合料，可替代部分水泥，降低水化热。同时它还可以减少混凝土中水的用量，减少泌水和离析现象的发生。提高混凝土的后期强度，便于抗裂。采用缓凝高效减水剂FDN，可以减缓水泥水化热的速度，利于水化热量的散失，减低混凝土内部的温度，能有效避免温度裂缝的产生。另外，在混凝土中掺入适量的UEA膨胀剂，可以有效防止混凝土产生裂缝，提高混凝土的强度和耐久性。

2.3 斜面分层法施工工艺

在大体积混凝土施工中，采用“定段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法称之为斜面分层法。这种方法根据泵送大体积混凝土的特点和工程的实际情况来决定。它能很好的适应泵送工艺，减少混凝土运输管道经常拆洗、接长的特点，不仅提高了泵送效率，还简化了混凝土泌水处理，保证了上、下层混凝土浇筑间隔不超出初凝的时间限制。根据混凝土泵送时形成的一个自然的坡度，在每个浇筑带的前后布置两道振动器。为解决上部混凝土密实情况，第一道振动器应布置在混凝土出料口处。为确保下部混凝土的密实情况，在混凝土坡脚处布置第二道振捣器。这样随着混凝土浇筑工作的推进，振动器也相应的跟着推进，已确保混凝土的施工质量。

2.4 施工温度的监测

为了及时掌握大体积混凝土各个部位温度的变化，应对其内部各部位进行温度监测，这样可以有效的采取措施降低其内部温度，保证工程质量。在混凝土浇筑1～5d，这个阶段混凝土温升最快，在这期间，应每30分钟读取一次数据，此后读取时间可延长。比如，在6～20d，可每3小时读取一次数据；21～30d，可每6小时读取一次数据。

2.5 后期养护

浇筑施工完成拆模后，应及时回填土或进行覆盖保护。以防混凝土早、中期由于天气变化影响混凝土内外温差变化，产生裂缝。对于大体积混凝土的养护，在满足强度增长需要的同时，还要进行人工控制温度的变化，以防混凝土开裂。

3 结束语

大体积混凝土温度裂缝控制非常复杂，它是一项技术性强的系统工程，涉及到很多因素。因此，在以后的大体积混凝土施工中，应因地制宜，采取完善的技术措施，认真做好每一个施工环节，就能更好的控制混凝土裂缝问题的出现。

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