温度对大体积混凝土的影响及作用

[摘要]大体积混凝土的裂缝处理，是工程中的常见问题，裂缝对工程整体的危害相当大。通过对大体积混凝土裂缝产生的主要原因进行分析，提出预防大体积混凝土浇筑过程中裂缝产生的施工技术，重点介绍了温度控制措施。

[关键词]大体积；混凝土；防裂；温度控制措施

1引言

大体积混凝土施工的定义是单面散热的结构断面最小厚度在0.75m以上；双面散热的结构断面最小厚度在1.0m以上，水化热引起的混凝土内外最大温差预计可能超过25℃的大体积混凝土工程。大体积混凝土特点是：结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂，易使结构物产生温度变形。大体积混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大，约束作用所产生的温度力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，则易产生裂缝。

2 裂缝原因分析

2.1 大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。温差引起的裂缝是其中的一个主要原因。温差裂缝是混凝土内外部温差过大会产生的裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。混凝土的温度变形主要由两部分组成： 在混凝土硬化过程中，由于水泥的水化热产生大量热量，大体积混凝土内部散热较慢而使其温度升高，产生内外温差，内部混凝土膨胀，而外部混凝土散热快，水分蒸发温度降低而收缩，形成表面裂缝。

2.2 由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。

3 温度控制措施

对于控制混凝土的出机温度，要求降低出机温度的最有效措施是降低骨料的温度，在气温较高时，为防止太阳的直接照射，砂、石堆场应设置遮阳棚，必要时尚须喷射冷水。对于混凝土的测温，要求：

3.1 测温点的布置

大体积混凝土块体温度监测点的布置，以真实反映出混凝土块体的里外温度差、降温速度及环境温度为原则。布置方式：温度监测点的布置范围以所选混凝土块体平面图对称轴线的一半为测温区，在测温区内温度测点呈平面布置。在基础平面半条对称轴线上，温度监测点位宜不少于4 点。沿混凝土浇筑块体厚度方向，每一点位的测点数宜不少于3 点。

3.2 混凝土的测温要求

温度的浇筑温度的测试每工作班应不少于2 次。大体积混凝土内外温差、降温速度及环境温度的测试，每昼夜应不少于4 次。混凝土的上表面温度，应以混凝土上表面以下50MM处的温度为准。混凝土的下表面温度，应以混凝土底面向上50MM处的温度为准。

3.3 数据分析

对温度测试数据，应及时进行整理分析，如混凝土内外温差、降温速度不符合计算要求，应根据实际情况采取温控措施。

3.4 规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；

3.5 施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施；此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。

3.6 选择更好的原材料。选择混凝土原材料，优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有较强的抗裂能力，具体说，就是要求混凝土的绝热温升较小、抗拉强度较大、极限拉伸变形能力较大、热量比较小、线膨胀系数较小， 自生体积变形最好是微膨，至少是低收缩。主要措施就是选用C3S及C3A含量低的中、低热水泥，这样可有效的降低混凝土温升。粗骨料宜优先选用自然连续级配， 可以适当减少水泥用量， 达到相应的强度， 使混凝土均匀、易密实。在选择粗骨料时， 优先选用碎石，用碎石拌制的混凝土有较高的强度、良好的抗裂性能。掺加粉煤灰不仅可以改善混凝土的和易性， 也能明显地改善其干缩性和脆性；既可以降低混凝土的水化热，同时还有明显的经济效益。

4 裂缝控制措施

4.1 设计时宜采用中低强度混凝土，避免采用高强度混凝土。为了控制大体积混凝土的表面收缩裂缝，可以适当采取在承台表面合理增加分布钢筋用量的措施，虽然单靠增加分布钢筋用量不能明显的防止裂缝出现，但适当增加分布钢筋的用量可以加强结构的整体性和减小温度裂缝的宽度。大体积混凝土工程施工中如果允许设置水平施工缝，应根据温度裂缝的要求进行分块，且设置必要的连接方式。

4.2 温控措施。在基础承台混凝土施工中，控制混凝土中心温度与表面温度之差是非常重要的。采用普通混凝土，温差控制在25°C 之内，否则往往因温差应力而产生开裂。而采用膨胀剂补偿收缩混凝土，这个温差可放宽至30 ～ 35°C。

4.3 混凝土温度监测。测温区设在底板西南四分之一的范围，根据底板的对称性，设9个测点，以此为范围来监测整个底板的温度变化。同时，在基坑内设4 个温度计，测定环境温度。所有工作测点都通过热电偶补偿导线与设置在测试房的微机数据采集仪相联接，温度监测数据由采集仪处理后自动打印输出。以此作研究调整施工各阶段控温措施的依据，防止混凝土出现温度裂缝。

4.4 保温措施。外部保温。在承台混凝土表面覆盖1 ～2 层干草袋进行保温，同时在大承台上方搭盖防雨保温棚，在承台四周点镁钨灯，以提高面层混凝土温度；

内部降温。在承台厚度中央层预先埋设冷却水管网，在混凝土浇捣及养护期间持续通水降温，从而削减内部混凝土温升；适时在承台混凝土上表面浇水，尽可能使混凝土表面保持濕润状态。

4.5 为了有效降低大体积混凝土内外温差， 在大体积混凝土施工中常采用分块浇筑，施工时要注意混凝土的浇筑顺序。在冬季施工时，必须注意保温，特别是初凝期注意混凝土表面防冻。混凝土表面易出现泌水现象，若出现应及时排除，以提高混凝土质量。

4.6 为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。

4.7 混凝土浇筑后的保温保湿养护。在大体积混凝土施工中，良好的保温保湿养护对于减少混凝土的收缩、控制内外温差、减少自约束应力、充分利用混凝土的松驰效应具有重要作用。在二次抹压后立即覆盖一层不透水、气的塑料薄膜和两层保温材料草袋，并应保持塑料薄膜内有凝结水，确保混凝土始终处于湿润状态，草袋的层数根据测温温差情况随时增减，养护时间进行14 天，严格控制混凝土内、表面差和表、外温差不超过25°C，混凝土的降温速率控制在1.5°C/d 以内。

5 结语

温度裂缝作为长期困扰大体积混凝土的主要难题， 涉及到建筑材料、设计、施工和管理等多方面的因素。在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。

[参考文献]

[1] GB50108-2008. 地下工程防水技术规范[S].北京：中国计划出版社，2009

[2] JTG TF50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011

[3] GB/T12959-2008.水泥水化热测定方法[S].北京：中国标准出版社，2008

作者简介：安丽华，女，汉族，44岁，本科，工程师，就职于郑州市黄河风景名胜区管理委员会。