西北某项目大体积混凝土施工中的温度裂缝控制探讨

杜青森

【摘要】大体积混凝土受原材料、配合比设计、制备运输、施工工艺、养护条件等众多因素的影响，其安全与质量要求比常规混凝土更高，受施工现场各方面条件限制，大体积混凝土在施工过程中极易出现裂缝，不仅影响观感质量，还会使建筑工程产生安全隐患。因此，建筑工程施工过程中施工人员必须格外重视大体积混凝土的裂缝控制工作。

【关键词】大体积混凝土;冬季施工;裂缝;有效措施

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.109

随着经济建设的快速发展，高层建筑、大跨度桥梁等结构顺势而生，大体积混凝土也被广泛应用，但是目前关于大体积混凝土施工过程中由于内外温差较大而产生的温度裂缝却不易控制，尤其是冬季施工。针对这种现象，本论文主要研究关于冷却水管的选材、布置形式、布置方法，以及保温措施等，并一一进行论述，为今后冬季大体积混凝土的施工提供相关指导与借鉴。

1、温度裂缝概述

水泥与水会发生水化热的化学反应，从而释放大量热量。如果在施工过程中，混凝土水化热产生的热量得不到及时有效的散发而聚积在混凝土内部，就会导致混凝土内外部出现较大温差，进而产生拉应力。当温差产生的应力大于混凝土自身强度时，就容易出现温差裂缝。该类型裂缝一般会出现在混凝土凝结硬化过程中。

2、大体积混凝土施工产生温度裂缝的原因分析

体积混凝土属于热的不良导体，在混凝土凝结过程中，释放出大量的热量，在此期间将会产生水化热的化学反应，如果以水泥用量300kg/m3～550kg/m3来计算，每1m3混凝土能够释放出15500KJ～27500KJ的热量，热量的释放时间一般在3天左右。对于大体积混凝土来说，积蓄在混凝土结构内部的水化热散发速度较慢，此时，内部温度不断上升，而混凝土表面温度急剧降低，导致内外部温差值逐步增大，尤其对于南崔路分离立交桥重力式桥台工程来说，施工时，正处于冬季，昼夜温度差异较大，内部混凝土在热胀作用下产生压力，外部混凝在冷缩变形中产生拉力，混凝土在双向作用力下，自身的抗拉强度急速下降，当内部拉应力超过抗拉强度时，大体积混凝土就会产生大量裂缝，通常情况下，温度裂缝的产生时间在浇筑混凝土后的3～5天之内，裂缝初期，缝隙较小，随着时间的推移，裂缝的深度与面积不断扩大，严重的还会贯穿于整个混凝土结构。如果按裂缝深度予以划分，大体积混凝土的温度裂缝可以分为贯穿裂缝、深层裂缝以及表面裂缝。贯穿裂缝切断了混凝土结构断面，使混凝土结构失去整体性，如果不及时处理，将会发生较为严重的安全事故。深层裂缝是部分切断混凝土结构断面，如果整治措施不到位，将快速发展成为贯穿裂缝。而表面裂缝的危害性虽说很小，但是，随着混凝土水化热现象的不断加剧表面裂缝也会逐渐演变成为危害性较大的深层裂缝或者贯穿裂缝。

3、大体积混凝土施工中的温度裂缝控制措施

3.1加强浇筑温度和入模温度控制

浇筑温度是指大体积混凝土浇筑时，周围环境的温度。入模温度是指混凝土出料仓后，运输至浇筑现场，进行浇筑时的温度。如果是在夏季施工，要将浇筑和入模温度控制在35℃以内。可搭设凉棚，或使用风冷法来降温，或选择早晨或下午施工，避免在正午浇筑大体积混凝土。如果冬季施工，要将浇筑和入模温度控制在5℃以上。如果温度过低，可采用加热法或设置蒸汽管的方式加以控制，以保障施工温度满足要求，预防裂缝产生。

3.2选用高质量的混凝土原料

原材料的品质直接影响到最终成品的质量好坏，混凝土材料也是如此。只有选用各方面数据、质量达标，性能充足、品质上佳的原材料，才能混合制作出高质量的混凝土。首先就要做好集料优选，由于集料是混合混凝土的重要原料，用量占所有原料的60%。其用量的把握、品质的好坏直接决定了混凝土抗裂缝能力的高低。因此，必须根据集料的级配、规格、含水量等各项属性、数据进行严格筛选排查，选用指标合理的集料，进入混凝土的制作现场。只有严格把控混凝土原料的质量，才有可能增强混凝土的抗裂缝性能，提升整个建筑工程的质量与品质。

3.3设置冷却管

大体积混凝土产生温度裂缝的主要原因是由于内外部温度差值较大，为了平衡内外温度差，防止水化热的产生，南崔路分离立交桥重力式桥台在浇筑混凝土施工时，可以采用设置冷却管方式，即选择强度高，热传导性能好的铁管，公称直径为42.3mm，并设置两层，分别安装在桥台底部以上1m的位置与底部以上2.5m的位置，其中，环形冷却管距离桥台前墙的距离分别为1m和2.2m，距离侧墙的距离分别为0.8m以及1.6m。当冷却管自浇筑混凝土时即通入冷水，通水时间为7天，在浇水过程中，进出水口的水温差不得大于10℃，而水温与混凝土内部的温差值不得大于20℃。通过这种方法，缩小了大体积混凝土的内外温差值，内部热量释放得到有效控制，这就降低了发生水化热的概率，对温度裂缝的产生起到抑制作用。

3.4注重大体积混凝土温度监测

布置测温点，能获取混凝土最高温度、外表温度、温度差及降温速率等。因此需在温度变化较大和易冷却部位设置测温点。一般在距混凝土外表面3～5cm处设测温点，获取外表面温度。在承台高度的1/2～1/3处设置测温点，以测量混凝土内部温度。

3.5施工工艺与构造措施

通常，温度应力主要有两方面的因素导致出现，分别是内部约束力和外部约束力。针对内部约束力，其因为混凝土结构中会存在温度梯度，并且在持续性的作用当中其表层会产生很多不规则的裂缝。相对于外部约束力，主要就是大体积混凝土體积而造成的。外部约束应力所导致产生的裂缝，通常都是以和约束面进行垂直的方式存在，同时在整体结构中会直接显示。相对于外部约束力裂缝问题，在对其控制中，主要就是针对约束力进行合理的合理或者有效降低，以此确保结构整体能够稳定。混凝土在稳定前，加强科学合理的对策应用，对温度实现有效控制，采用相应的施工工艺，对混凝土结构的内外温差进行降低，从而将混凝土所产生的外部约束力进行合理降低，以此对裂缝问题消除。只有采用科学合理的对策来对约束力降低，才可以很好的对混凝土裂缝通病进行缓解，从而对结构整体质量提升。

3.6加强后期养护

为有效预防裂缝产生，混凝土浇筑完成后，加强后期养护也是必要的。标准养护条件下，大体积混凝土温度应保持在20±3℃，通常养护时间不少于28d。受施工现场条件、工期等因素影响，大体积混凝土标准养护条件很难达到，通常采用人为措施养护。夏季通过养护施工，避免大体积混凝土出现脱水现象、干缩裂缝等。要适当延长混凝土散热时间，这样有利于确保大体积混凝土强度合格。同时也有利于合理控制混凝土温度应力，使其小于极限抗拉强度，增强大体积混凝土结构可靠性，预防裂缝产生。

结语：

大体积混凝土本身几何尺寸较大，能够保证具有足够的强度和刚度，但在施工过程中，由于温差过大引起的裂缝很难避免，现实工程中，只能尽可能做到将裂缝的开展控制到无害范围内，避免出现贯穿裂缝。施工过程中可以采取现场实时温度监测和根据已有数据进行混凝土内部温度计算预测，从2方面来入手控制温差，实现有效控制裂缝的产生。

参考文献：

[1]闫冬.大体积混凝土裂缝及温度应力研究[J].建筑技术开发，2018，45（23）：114-115.

[2]陈学云.大体积水工混凝土温控技术措施[J].住宅与房地产，2018（34）：180.

[3]龙飞.高层建筑基础底板大体积混凝土施工技术[J].住宅与房地产，2018（33）：160.

[4]王泽成.大体积混凝土施工温度裂缝形成原因和控制策略[J].住宅与房地产，2018（30）：195.

[5]张启超.大体积混凝土浇筑施工技术探微[J].居舍，2018（29）：59.