大體積混凝土溫度裂縫控制措施

混凝土結構出現裂縫是一個相當普遍的現象，是一個長期困擾著建筑工程技術人員的技術難題。由于荷載裂縫的分布規律性強，試驗工作容易開展，國內外已經進行了較為深入的研究。然而對于大體積混凝土等危害較大的間接作用裂縫，由于影響因素和分布規律的復雜性，對它們的研究工作卻開展得較少，控制方法也不夠明確具體。大體積混凝土與普通鋼筋混凝土結構相比，具有結構厚、體形大、混凝土用量多，工程條件復雜和施工技術要求高等特點。除了必須滿足普通混凝土的強度、剛度、整體性和耐久性等要求之外，其主要問題就是如何控制溫度裂縫的產生和發展。因此，本文將系統地介紹大體積混凝土溫度裂縫的產生原因及其基本控制措施，為實際中的應用提供一個參考。

一、大體積混凝土溫度裂縫的產生原因

大體積混凝土溫度裂縫的產生有水泥水化熱、外界氣溫的變化、約束條件的變化，和混凝土的收縮變形等因素。水泥水化過程中產生一定的熱量，而大體積混凝土結構一般斷面較厚，水化熱聚在結構內部不易散失，引起急劇升溫，在建筑工程中一般為20℃～30℃甚至更高。水泥水化熱引起絕熱溫升，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關，并隨混凝土的齡期按指數關系增長，一般在10天～12天接近于最終絕熱溫升。由于結構物在一個自然散熱條件中，實際混凝土內部的最高溫度多數發生在混凝土澆筑的最初3天～5天。隨著混凝土齡期的增長，彈性模量的增高，對混凝土內部降溫收縮的約束也就愈來愈大，以致產生很大的拉應力，當混凝土的抗拉強度不足以抵抗這種應力時，開始出現溫度裂縫。大體積混 凝土在施工期間，外界氣溫變化的影響很大。混凝土的內部溫度是澆筑溫度、水化熱的絕熱溫升和結構散熱降溫等各種溫度的疊加之和，外界氣溫愈高，混凝土的結構溫度也愈高，如外界溫度下降，會增加混凝土的降溫幅度，特別是在外界氣溫驟降時，會增加外層混凝土與內部混凝土的溫度梯度。溫度應力是由溫差引起的變形造成的，溫差愈大，溫度應力也愈大。在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內部的最高溫度可達60℃～65℃，并且有較大的延續時間。在這種情況下研究合理的溫度控制措施，防止混凝土內外溫差引起的過大溫度應力顯得更為重要。結構在變形變化時，必然受到外界條件阻礙其變形，即約束條件。在全約束條件下，混凝土結構的變形，是溫差與溫度膨脹系數的乘積，即:，當 超過混凝土的極限拉伸值 時，便出現裂縫。實踐表明，多數工程溫差在20℃～25℃之間尚未開裂。由于泵送混凝土的流動性與抗裂的要求相互矛盾，故應選取在滿足泵送的坍落度下限條件下盡可能降低水灰比。因水越多，開裂可能越大，隨著混凝土施工厚度增高，混凝土浮漿增多，因此嚴格控制砂、石骨料和含水率，并進行計算機處理，自動調整配料的水灰比，必要時調整水泥水灰比，進一步減少用水量。對于控制混凝土的收縮和提高抗裂性是必要的。混凝土在水泥水化過程中產生的體積變形，多數是收縮變形，少數為膨脹變形。由于混凝土收縮變形引起的溫度應力是不可忽視的。影響混凝土收縮的因素很多，主要是水泥品種和混和材、外加劑及施工工藝，特別是養護條件。

二、大體積混凝土溫度裂縫的基本控制措施

1、選擇合適的原材料及科學的配合比 混凝土是由水，水泥和骨料拌合而成的非均質材料，在進行裂縫控制時，也可以從混凝土的組成成分入手，達到控制裂縫的目的，包括合理地選擇水泥的種類、合格的骨料及級配和選擇合適的外加劑及其用量。為控制大體積混凝土的內部最高溫度，宜優先選用低水化熱水泥，并最大限度降低水泥用量。與此同時，摻加必要的混凝土摻合材料，延緩混凝土終凝時間，由此而論，礦渣水泥應成為大體積混凝土選擇時的首選，但必須注意礦渣水泥收縮量較大的特性，應考慮到其可能產生的收縮應力。

2、選擇合適的施工方法 不同的施工方法不僅能降低大體積混凝上內的最高溫度，還能減小混凝土的內外溫差，有效地降低溫度裂縫的產生，達到控制裂縫的目的。為了有效降低大體積混凝土的內外溫差，在大體積混凝土施工過程中常采用分塊澆筑。分塊澆筑又可分為分層澆筑法和分段跳倉澆筑法兩種。分層澆筑法目前有全面分層法、分段分層法、斜面分層法3種澆筑方案。在時間允許的條件下，可將大體積混凝土結構采用分層多次澆注筑，施工層之間的結合按施工縫處理，即薄層澆注筑技術，它可以使混凝土內部的水化熱得以充分地散發，但這里應該注意的是分層澆筑的間歇時間。

3、設計措施 適當的地基處理是為了減小地基對混凝土基礎的阻力，以減小溫度應力.避免發生溫度裂縫。當地基為軟土層時，可以優先考慮采用砂墊層加固地基，砂墊層不僅可以提高地基的承載能力，減小地下水或地表水的影響，而且還可以減小地基對混凝上基礎產生的約束作用;當地基為堅硬的基巖或老混凝土基層時.可以考慮在基礎底部設置滑動層，例如可以在基礎底部油兩道熱瀝青，然后再鋪設一層油氈，也可以鋪設砂卵石層、瀝青砂漿層等。為了控制大體積混凝土的表面收縮裂縫，可以適當采取在承臺表面合理增加分布增加鋼筋量的措施，雖然單靠增加分布鋼筋用量不能明顯防止裂縫出現，但適當增加分布鋼筋用量可以加強結構的整體性和減小溫度裂縫的寬度。

4、測溫監控措施 為了做好混凝土的測溫監測工作，盡一步摸清大體積混凝土水化熱的多少，不同深度處溫度升降變化規律，必須有一個良好的測溫方案。對測溫點的布置。測溫的延續時間和次數，應能概括混凝土內部溫度場的變化情況，應在不同的深度下測溫管，表皮100mm～150mm必須測溫，否則內部易生裂縫，降低強度。發現問題便于采取對策措施。

5、養護措施 實踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。

三、結語

本文僅對大體積混凝土溫度裂縫控制提出了簡單的控制方法，隨著科學技術的發展，新材料、新技術、新工藝不斷涌現。這一課題也會不斷遇到新的問題和挑戰。所以這一課題還有著廣闊的發展前崇，有待于人們從理論、材料、技術和工藝方面理一步完善，達到更深的認知程度。