大体积混凝土基础底板温度裂缝控制措施研究

王建

大体积混凝土基础底板温度裂缝控制措施研究

王建

工程建设中混凝土是十分重要的施工材料，有利于保障工程建设质量和安全性。在大体积混凝土底板施工中，由于受到温度的影响，温度裂缝问题较为常见。对此，本文将以大体积混凝土基础底板温度裂缝为研究对象，对温度裂缝的控制措施进行详细探究。

一、大体积混凝土基础底板温度裂缝概述

1.产生原因

当大体积混凝土基础底板施工完成后，混凝土内部水泥材料发生水化作用，从而产生大量热量，混凝土内部温度迅速升高，在混凝土浇筑完成3～5d即可达到最高温度，但是由于大体积混凝土基础底板的厚度比较大，因此水泥水化热反应所产生的热量很难得到有效散发，从而造成混凝土内部温度迅速升高，但是混凝土外表面能够与空气进行充分接触，因此散热速度比较快，这样一来混凝土内外结构会产生较大的温度差，产生方向相反的力。如果大体积混凝土结构的内外温差在25℃以上，就会造成大体积混凝土基础底板表面产生裂缝。当大体积混凝土内部温度逐渐降低后，在热胀冷缩的作用下，混凝土又会产生收缩现象，同时产生拉应力，如果这一拉应力大于混凝土结构的抗拉强度，则会造成混凝土产生裂缝问题。

2.分类

（1）宏、微观温度裂缝

混凝土是由水泥、骨料及外加剂所复合而成的脆性材料，根据人眼可见情况，可以将混凝土裂缝分为宏观裂缝和微观裂缝两种。微观裂缝人眼不可见，宽度在0.05mm以内，但是普遍存在，通常不会对混凝土结构质量造成不良影响，但微观裂缝容易造成应力集中问题，从而导致混凝土抗拉强度降低。混凝土微观裂缝的形式有很多种，如图1所示。

图1 微观裂缝分类图

随着混凝土微观裂缝的逐渐发生，就会形成宏观裂缝，宽度在0.05mm以上的裂缝即为宏观裂缝。宏观裂缝的危害性比较强，不仅会影响混凝土结构的承载力、耐久性以及安全性，而且还会对混凝土构件的正常使用造成不良影响，因此对混凝土宏观裂缝应该将其控制在0.1mm内。在混凝土实际施工过程中，混凝土裂缝问题不可避免，为了保证混凝土的正常使用，需要将裂缝问题控制在一定范围内。

（2）表面裂缝、深层及贯穿裂缝

发展程度不同的温度裂缝对于混凝土结构所造成的危害是不同的，根据实际危害不同，可以将混凝土结构裂缝分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝这三种，如图2所示。

图2 表面裂缝、深层及贯穿裂缝式样图

二、大体积混凝土基础底板温度裂缝控制措施

1.加强施工材料质量控制

混凝土材料施工质量会对整个大体积混凝土基础底板结构质量产生较大影响，因此必须加强对大体积混凝土施工原材料的质量控制。首先，在原材料采购方面，要求采购工作人员加强对于材料采购环节的质量控制，对原材料质量进行认真审查，确保所有的施工原材料都能够符合工程建设要求；其次，在混凝土施工过程中需要加强对施工材料的质量控制：水泥材料如果发生变质问题，则禁止投入使用，骨料应尽量选择中粗砂，并加强骨料含泥量控制，这样才能有效提升混凝土强度。

2.减少水泥水化热影响

混凝土热量主要是由水泥水化热反应所产生的，因此为了有效降低混凝土结构内部热量，应该采取有效措施降低水泥水化热：尽量选择低水化热的矿渣硅酸盐水泥材料；对混凝土配合比进行科学合理的设计；选择合适的骨料；在骨料选择方面，尽量选择中粗砂。

3.减少外界气温变化影响

大体积混凝土基础底板施工过程中，应尽量避免外界温度变化对于施工质量的影响。如果外界环境温度比较高，则混凝土入模的温度也会比较高，若混凝土外界温度迅速降低，则容易产生温度应力，最终造成混凝土产生裂缝问题。因此，混凝土浇筑施工过程中应尽量采取有效措施，避免外界温度变化对混凝土浇筑施工质量造成的不良影响：（1）降低混凝土入模温度。为了有效降低混凝土入模温度，可以在混凝土拌合用水中加入冰块，将水温控制在5℃以下，也可以对碎石洒水，进行物理降温，最后混凝土搅拌设备也可以采用冷水进行冲洗，降低温度；（2）温水养护措施。如果混凝土结构外界温度在较短时间内迅速降低，则应该对混凝土结构采用温水养护措施，尽量缩小混凝土结构内外的温度差；（3）覆盖保温养护。混凝土施工完成后可以在混凝土表面铺设塑料薄膜或者麻袋进行保温养护。

4.加强大体积混凝土温度控制

混凝土浇筑施工过程中需要对混凝土进行保暖工作，同时还应加强对大体积混凝土的温度监测，时刻掌握混凝土温度变化情况，通过放缓混凝土温度和湿度的减小时间，能够在最大程度上降低裂缝问题的产生几率。

5.降低大体积混凝土构件约束条件

大体积混凝土基础底板约束条件分为两类，分别为内约束条件和外约束条件，其中，混凝土构件内约束条件主要是由混凝土结构内外温度差所决定的。当混凝土浇筑施工完成后，混凝土强度不断增加，弹性模量也会随之逐渐变大，与此同时，混凝土各个质点之间的相互约束也会越来越大，这样就会造成内约束力逐渐增大。如果大体积混凝土结构的内外温差比较大，则会出现热涨趋势，混凝土外表面不断收缩，导致混凝土变形差异明显，最终导致混凝土表面出现收缩裂缝，如果混凝土结构内部也发生收缩反应，则会产生内外贯穿型裂缝。为了有效避免这一裂缝问题的产生，可以采用配合比双掺解决办法。在进行混凝土配合比设计过程中，可以适当增加粉煤灰用量，同时加入少量的缓凝减水剂，延长混凝土结构初凝时间，使混凝土结构的内约束力不会在短时间内迅速增加，以此有效降低混凝土结构早期裂缝的发生几率。

6.掺加外加剂

大体积混凝土施工中可以适当使用一定量的外加剂，有效避免混凝土发生裂缝问题，另外，加强水泥用量控制也是减少混凝土裂缝数量的关键，在混凝土制备过程中添加一定量的防裂剂，也可以有效提高混凝土结构的抗裂性。

三、结语

大体积混凝土基础底板的结构尺寸较大，混凝土浇筑厚度较大，混凝土浇筑施工完成后在水泥水化热作用下，混凝土结构内部温度升高，与混凝土结构外表面温度差较大，容易产生混凝土结构裂缝问题，如果混凝土结构内部和外部同时产生收缩裂缝，则会出现贯穿裂缝，严重影响混凝土质量。对此，应该加强施工材料质量控制，减少水泥水化热和外界气温变化的影响，加强大体积混凝土温度控制，降低大体积混凝土构件约束条件，同时，在混凝土制备过程中加入一定量的外加剂，从而有效降低大体积混凝土基础底板温度裂缝发生几率，保证施工质量。

（作者单位：中核国电漳州能源有限公司）