淺談大體積混凝土的施工溫度與裂縫處理

熊　韜

【摘 要】通過多年的現場觀察，通過查閱有關混凝土內部應力方面的專著，對混凝土溫度裂縫產生的原因、現場混凝土溫度的控制和預防裂縫的措施進行等進行闡述。

【關鍵詞】混凝土 溫度應力 裂縫 控制

1 溫度裂縫產生的原因

1.1水泥水化熱

水泥水化過程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的7d左右，大量的水泥水華熱使混凝土內部升高，在表面引起拉應力；后期在降溫過程中，由于受到基礎或表面已經凝固的混凝土的約束，因降溫收縮的砼又會在混凝土內部引起拉應力，尤其對于大體積混凝土來講，混凝土內部和表面的散熱條件不同，內部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發生劇烈變化，這種內外溫差巨大的現象更加嚴重，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產生裂縫。

1.2混凝土的收縮

混凝土在空氣中硬結時體積減小的現象稱為混凝土收縮。混凝土在不受外力的情況下這種自發變形不會產生應力，但在受到外部約束時（支承條件、鋼筋等），變形受限，在混凝土中產生拉應力，使得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結硬過程中產生的體積變化，后期主要是混凝土內部自由水分蒸發而引起的干縮變形。

1.3外界氣溫濕度變化的影響

澆筑溫度與外界氣溫有著直接關系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會愈高；如果外界溫度降低則又會增加大體積混凝土的內外溫度梯度。如果外界溫度的下降過快，會造成很大的溫度應力，極其容易引發混凝土的開裂。另外外界的濕度對混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會加速混凝土的干縮，也會導致混凝土裂縫的產生。

2 溫度的控制和防止裂縫的措施

2.1從設計方面，對大體積砼進行設計優化

（1）改善約束條件，減少由于砼自身原因引起的裂縫，在工程結構設計中要特別注意降低大體積結構的約束度。例如：合理地分縫分塊；避免基礎過大起伏等；

（2）裂縫易發生部位加強構造措施：如孔洞周圍以及轉角處布置一些斜筋，從而讓鋼筋代替混凝土承擔拉應力，這樣可以有效的控制裂縫的發展。

（3）對于混凝土中鋼筋保護層的厚度應當盡量取較小值，因為保護層的厚度愈大愈容易發生裂縫。

（4）在設計中利用中低強度底水泥充分利用混凝土的后期強度。

2.2從材料方面，合理的選用熱量低、放熱慢的材料，并結合外加劑的使用，是控制裂縫的重要措施

（1）合理的選用水泥，減少用量

減少水泥水化過程中釋放的熱量，降低砼內溫度梯度，是控制溫度裂縫的重要措施，因此，對于大體積混凝土應該選擇低熱或者中熱的水泥品種，而水泥釋放溫度的大小及速度取決于水泥內礦物成分的不同，水泥礦物中發熱速率最快和發熱量最大的是鋁酸三鈣（C3A），其他成分依次為硅酸三鈣（C3S）、硅酸二鈣（C2S）和鐵鋁酸四鈣（C4AF）；另外，水泥越細發熱速率越快，但是不影響最終發熱量。因此我們在大體積混凝土施工中應盡量使用礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥等低熱水泥。

（2）摻加外加料和外加劑

粉煤灰作為一種常見的外加料，可以增加混凝土的密實度，減少水泥用量，提高抗滲能力，改善混凝土的工作度，降低最終收縮值，能大幅降低大體積混凝土的水泥水化熱引起的內部溫升，防止結構出現溫度裂縫，是防治混凝土溫度裂縫的最有效的方法之一。

（3）骨料控制

科學設計配合比，在保證強度的前提下，選取粒徑大強度高級配好的骨料，確定適且的水灰比、水泥用量、砂率，不宜過多增加水泥用量，坍落度不宜過大，這樣可以獲得較小的空隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，減小了混凝土裂縫的開展。

2.3制定合理的施工方案，加強施工管理

（1）合理的安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露，調整施工進度，避免在夏季或冬季的極端氣候時段進行混凝土施工；熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；

（2）嚴格遵守實驗室簽發的配料單進行配料，水、水泥、砂、石子均應以重量計，不得以車、锨數計量。稱量偏差控制在允許偏差范圍內。拌和程序和拌和時間應通過試驗決定，并嚴格控制；

（3）夏季施工應注意降低混凝土澆筑溫度。降低混凝土澆筑溫度應從降低混凝土出機口溫度，減少運輸和倉面的溫度回升兩方面入手。

（4）冬季施工應注意混凝土保溫，規定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構，也需采取采取保溫措施，以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度；

（5）澆筑倉面控制。混凝土裂縫最先出現在混凝土的薄弱部位，所以應最大限度地減少薄弱部位出現。

（6）二次抹壓。混凝土澆筑完畢，抹壓成型。在混凝土初凝前進行二次抹壓，消除因混凝土干縮。塑性收縮產生表面裂縫，以增加表面混凝土密實度。二次抹壓對消除以上原因產生的混凝土表面裂縫效果顯著。

2.4養護和表面保護

（1）加強混凝土的早期養護，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。

（2）注意混凝土的后期養護，當混凝土溫度高于氣溫時應適當考慮推遲拆模時間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應力，出現“溫度沖擊”現象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發，表面引起相當大的拉應力，此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應力，與水化熱應力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應力達到很大的數值，就有導致裂縫的危險，但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海綿等，對于防止混凝土表面產生過大的拉應力，具有顯著的效果。冬季澆筑混凝土拆模時間不宜過短，一般在5d左右，拆模后應立即對混凝土面進行保溫，防止混凝土突然暴露在寒冷的空氣中產生溫度裂縫。

3 結束語

以上對混凝土的施工溫度與裂縫之間的關系進行了理論和實踐上的初步探討，雖然學術界對于混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論，但對于具體的預防和改善措施意見還是比較統一，同時在實踐中的應用效果也是比較好的，具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現問題后多分析、多總結，結合多種預防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。

參考文獻：

[1]李國勝.建筑結構裂縫及加層加固疑難問題的處理.北京：中國建筑工業出版社，2006.

[2]蔣素芬.小浪底工程堿骨料反應控制.水利水電科技進展.