大体积混凝土温度裂缝的形成原因与控制策略

徐玉虎

（南京普迪混凝土有限公司，江苏 南京 210000）

大体积混凝土温度裂缝的形成原因与控制策略

徐玉虎

（南京普迪混凝土有限公司，江苏 南京 210000）

文章首先简要分析了大体积混凝土温度裂缝的成因，在此基础上对控制大体积混凝土温度裂缝的有效策略进行论述。期望通过研究能够对大体积混凝土工程质量的提升有所帮助。

大体积混凝土；温度裂缝；成因；控制

1 大体积混凝土温度裂缝的成因分析

在很多土木工程中，为了满足工程需要都会采用大体积混凝土构件，然而，由于一些因素的影响，使得大体积混凝土常常会出现温度裂缝，这在一定程度上影响了工程质量。在大体积混凝土结构中，由于截面积和体积较大，加之水泥的用量较多，从而使得水泥水化过程中释放出来的水化热会产生较大的温度变化，由此所引起的温度应力是造成混凝土裂缝最主要的原因之一。通常情况下，由此种原因导致的混凝土裂缝有两种形式，一种是表面裂缝，另一种是贯穿裂缝，前者是因为混凝土构件内外部的散热条件不同，即外部温度较低、内部温度高，致使形成了一定的温度梯度，进而使混凝土的内部产生压应力、外表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度后，便会产生裂缝；后者是由于混凝土的强度随着时间的推移逐步发展，当达到一定程度时，混凝土的温度会逐步下降，由降温差所引起的变形再加上混凝土本身的收缩变形，当受到边界约束时引起的拉应力超过混凝土自身抗拉强度时，便会造成贯穿截面的裂缝。通过分析可知，大体积混凝土的温度裂缝实质上就是一种变形变化引起的裂缝，温度是它的起因，随着温度的变化会引起变形，而变形无法得到满足时，便会形成应力，应力超限就会形成裂缝。据此可将大体积混凝土温度裂缝的成因归结为以下几点：

1.1 温度变化

对于大体积混凝土工程而言，由于水泥的用量多，水泥水化热会引起内部温度与温度应力的剧烈变化，混凝土结构内部某个点的温度值将会随着时间的变化而发生改变，当温度值超限后，便会引起混凝土变形。

1.2 变形约束

在基岩上进行大体积混凝土浇筑时，由于基岩本身的弹性模量较高，因温度变化引起的混凝土变形会在一定程度上受到基岩的约束，并在新浇筑混凝土结构的内部产生温度应力，同时受水泥水化热作用的影响，混凝土内部会出现一个温度上升的阶段，约束的存在阻止了温度膨胀变形，从而使混凝土内部形成了压应力，如图1所示。

1.3 应力超限

表1中给出了不同龄期条件下的混凝土的抗拉强度。

表1 不同龄期的混凝土抗拉强度

从表1中的数值可以清楚地看出，混凝土的早期抗拉强度比较低，龄期为3天时仅占比为26%，所以要着重加强混凝土构件的早期养护，避免过早拆模。在此需要着重阐明的一点是，在水泥标号提高、用量增加的情况下，混凝土的抗拉强度会随之相应有所增加。

2 控制大体积混凝土温度裂缝的有效策略

2.1 优选材料

对大体积混凝土温度裂缝的控制，可从混凝土的拌制材料入手，具体策略如下：

（1）水泥。可在配制混凝土时，选用水化热低的水泥，并在不影响工程质量的前提下，尽可能减少水泥的使用量。同时，可掺入适量的掺合料，借此来延缓混凝土的终凝时间。根据工程实践，可将矿渣水泥作为大体积混凝土的首选材料，但在使用时，要注意此类水泥的收缩量较大，应考虑由此所形成的收缩应力对混凝土结构的影响。在水泥用量方面，可通过增大粉煤灰的掺入量，来减少水泥的使用，但要注意不得超过规范标准的限定要求，以免影响混凝土的强度与和易性。此外，混凝土的初凝时间应当控制在20小时以上，通过对初凝时间的延长可以降低温度应力。

图1 大体积混凝土内部压应力的形成

（2）骨料。在骨料的选择上，要尽量选用连续级配的，同时，可掺入一些粒径在150～250mm的坚硬石块，由此既能减少水泥用量，又能使石块发挥出吸收热量的作用，降低水化热，控制早期温度裂缝的形成。

2.2 确保配筋合理

钢筋主要承担钢筋混凝土的拉应力，但是却对大体积混凝土的温度应力作用相对较小。配筋宜设置在混凝土结构表层和结构稳定性薄弱的位置，在施工中，合理配置钢筋，能够有效控制宽度深度较大的裂缝开展，避免因这类裂缝对大体积混凝土结构的安全性构成危害。通过大量工程实践表明，在混凝土内适当增加钢筋，能够提高混凝土的极限强度，尤其对直径细、间距窄的钢筋而言，能够大幅度提升混凝土抗裂性。

2.3 对约束条件进行改善

大体积混凝土的结构约束情况决定着其温度应力大小，这种约束作用受分缝间距影响程度较大。若想要缩小约束范围，则可采取合理分缝的方式达到预期效果。为便于支拆模板，应控制好后浇缝的宽度，使其满足同截面钢筋搭接长度的要求，即不超过1m，从而保证后浇缝处的水平钢筋可延展性。选用膨胀性水泥配制后浇缝混凝土，将主体结构浇筑时间控制在30天内。为减少外部结构约束作用，可将滑动层设置在混凝土与外界的接触面上。

2.4 控制好浇筑温度

根据季节温度变化，强化混凝土结构的内外温差控制，尤其要重点控制混凝土在搅拌机出料到卸料、泵送、浇筑等施工环节的温度。若在夏季施工，则应将草包覆盖在水平输送管道上，并经常喷洒冷水，减少冷量损失。在混凝土浇筑阶段，采取分层浇筑、一次到顶的措施避免混凝土大面积暴露在外，同时适当加快浇灌速度、减少浇灌时间。若在冬季施工，可采取连续施工的方式，对于结构厚度在1.0m以上的混凝土，要强化保温养护工作，利用混凝土水化热作用进行养护，防止混凝土出现冻害。通过试验表明，混凝土早期强度若达到临界强度，则会增强对零下温度的防冻害作用；若未能达到临界强度，则易在零下温度条件下遭受冻害。在混凝土配制中如果使用C20-C30强度等级的水泥，那么可将设计强度的40%设置为临界值；如果使用C40-C50强度等级的水泥，那么可将设计强度的30%设置为临界值。

2.5 做好养护工作

在常温或负温的施工条件下均要做好大体积混凝土保温养护工作，减少因混凝土内外部温差过大造成表面裂缝。常温条件下，在混凝土表面覆盖保温层，缓冲气温变化对混凝土表面造成的影响；负温条件下，则根据工程特点、混凝土内外温差要求等情况做好养护措施，设置不透风材料覆盖层。养护工作要点如下：

（1）在保温养护大体积混凝土时，要现场监测混凝土内部最高温升、降温速度以及内外部温差，根据监测结果对保温养护措施进行调整，以满足养护过程中对温度条件指标的把控要求。

（2）在养护中，不允许采用强制降温措施或不均匀降温措施降低混凝土内部温度，避免引起混凝土裂缝。在施工阶段，通常采用钢模或木模进行混凝土施工。若采用木模，则可将木模作为保温材料；若采用钢模，则要对钢模采取一定的保温措施。当模板拆除后，根据浇筑块体的内部温度场情况，采取适当的保温措施，以保证达到温控指标要求。

（3）若大体积混凝土的部位标高位于±0.000以下，则采取回填土措施；若位于±0.000以上，则要采取覆盖养护措施，避免混凝土暴露在外。

3 结语

综上所述，温度裂缝是影响大体积混凝土结构的主要问题之一，本文在简要分析温度裂缝成因的基础上，提出几点控制温度裂缝的策略，通过优选材料、确保配筋合理、对约束条件进行改善、控制好浇筑温度、做好养护工作等措施，可以使大体积混凝土的温度裂缝得到有效的控制。

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[4]胡明亮.大体积混凝土温度裂缝的预防与治理措施[J].江西建材，2016（16）：68-70.

Causes and control strategies of temperature cracks in mass concrete

Xu Yuhu
(Nanjing paudi Concrete Co. Ltd., Nanjing 210000, China)

This paper brie fl y analyzes the causes of the temperature cracks of mass concrete, on the basis of an effective strategy for control of temperature cracks in mass concrete are discussed. The paper is expected to enhance the quality of large volume concrete help.

mass concrete; temperature crack; cause; control

徐玉虎（1985— ），男，江苏南京，助理工程师；研究方向：混凝土生产与质量检测。