大體積混凝土溫度裂縫的產生及預防措施

摘要：大體積混凝土在施工過程中，溫度裂縫是常遇到的問題，這也是大體積混凝土施工中的難點。溫度裂縫的產生會影響到結構的性能，嚴重時還會影響到結構的安全使用，文章在認識溫度裂縫產生原因的基礎上，提出溫度裂縫控制策略。

關鍵詞：大體積混凝土；溫度應力；溫度裂縫；裂縫控制

中圖分類號：TU755文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）18-0117-02

大體積混凝土施工的工藝要求很高，在施工過程中，如何控制大體積混凝土的溫度裂縫就是施工工藝的關鍵點，也是大體積混凝土施工的難點。盡管在施工中采取各種措施，小心謹慎，但裂縫仍時有出現。混凝土中裂縫的出現嚴重影響到混凝土結構的整體性和耐久性。從而影響到混凝土結構的使用功能及安全性能。因此在大體積混凝土施工過程中，溫度應力及溫度的控制十分重要。

1溫度裂縫產生的原因分析

混凝土裂縫產生的原因有很多種，一是由外荷載引起的，這是發生最為普遍的一種情況，二是結構次應力引起的裂縫，這是由于結構的實際工作狀態與計算假設模型的差異引起的;三是變形應力引起的裂縫，這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起結構變形，當變形受到約束時便產生應力，當此應力超過混凝土抗拉強度時就產生裂縫。

欽州港區南臨欽州灣，屬亞熱帶季風氣候區，年平均氣溫22℃，最高氣溫為38℃～40℃。在本工程中的大體積混凝土結構中，由于結構截面大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會產生較大的溫度變化和收縮作用，由此形成的溫度收縮應力是導致大體積混凝土產生裂縫的主要原因。表面裂縫是由于混凝土表面和內部的散熱條件不同，溫度外低內高，形成了溫度梯度，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，表面拉應力超過混凝土抗拉強度而引起的;通裂縫是由于大體積混凝土在強度發展到一定程度，混凝土逐漸降溫，這個降溫差引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形，受到地基和其他結構邊界條件的約束時引起的拉應力，超過混凝土抗拉強度時所可能產生的貫通整個截面的裂縫。這兩種裂縫不同程度上，都屬有害裂縫。因此，掌握溫度應力的變化規律及溫度控制對于進行大體積混凝土施工極為重要。

2溫度應力的分析

①溫度應力的形成過程。溫度應力的形成可分為以下三個階段。早期：自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結束，一般約30 d。這個階段有兩個特征，一是水泥放出大量水化熱，二是混凝土彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時期在混凝土內形成殘余應力。中期：自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩定溫度時止，這個時期中，溫度應力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應力與早期形成的殘余應力相疊加，在此期間混凝土的彈性模量變化不大。晚期：混凝土完全冷卻以后的服役時期。溫度應力主要是外界氣溫變化所引起，這些應力與前兩種的殘余應力相疊加。

②溫度應力引起的原因。對于邊界上沒有任何約束或完全靜止的結構，如果內部溫度是非線性分布的，由于結構本身互相約束而出現的溫度應力。因為大體積混凝土結構尺寸相對較大，混凝土冷卻時表面溫度低，內部溫度高，在表面出現拉應力，在中間過程出現壓應力，這種應力成為自身應力。結構的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應力，此時的應力稱為約束應力。

這兩種溫度應力往往和混凝土的干縮所引起的應力共同作用。溫度應力的分布及大小是比較復雜的，在大多數情況下，需要依靠模型試驗或數值計算。混凝土的徐變使溫度應力有相當大的松弛，所以分析計算溫度應力時，還必須考慮徐變的影響。

3溫度裂縫控制措施

為了有效地控制有害裂縫的出現和發展，必須從控制混凝土的水化升溫、延緩降溫速率、減小混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸強度、改善約束條件等方面全面考慮，結合實際采取相應措施。

3.1降低水泥水化熱和變形

選用低水化熱的水泥品種配制混凝土，如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、復合水泥等；充分利用混凝土的后期強度，減少每立方米混凝土中水泥用量；使用粗骨料，盡量選用粒徑較大、級配良好的粗細骨料;控制砂石含泥量；在混凝土內部預埋冷卻水管，能入循環冷卻水，強制降低混凝土水化熱溫度；允許設置后澆縫時，合理地設置后澆縫。大體積混凝土平面尺寸過大時，可以適當設置后澆縫，以減小外應力和溫度應力;同時也有利于散熱，降低混凝土的內部溫度。

3.2降低混凝土溫度差

選擇較適宜的氣溫澆筑大體積混凝土，盡量避開炎熱天氣澆筑混凝土。夏季可采用低溫水或冰水攪拌混凝土，可對骨料噴冷水霧或冷氣進行預冷，或對骨料進行覆蓋或設置遮陽裝置避免日光直曬，以降低混凝土拌合物的入模溫度。

3.3加強施工中的溫度控制

在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養護，緩緩降溫，充分發揮徐變特性，減低溫度應力，夏季應注意避免曝曬，注意保濕，冬期應采取措施保溫覆蓋，以免發生急劇的溫度梯度發生；采取長時間“應力松弛效應”；加強測溫和溫度監測與管理，采取信息化控制，隨時控制混凝土內的溫度變化，內外溫差控制在25℃以內，基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以內，及時調整保溫及養護措施，使混凝土的溫度梯度和濕度不至過大，以有效控制有害裂縫的出現。

3.4提高混凝土的極限拉伸強度

選擇良好級配的粗骨料，嚴格控制其含泥量，加強混凝土的振搗，提高混凝土密實度和抗拉強度，減小收縮變形，保證施工質量；采取二次投料法，二次振搗法，澆筑后及時排除表面積水，加強早期養護，提高混凝土早期或相應齡期的抗拉強度和彈性模量。

3.5外加劑的使用

使用外加劑也是控制溫度裂縫的重要措施之一，許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，外加劑的正確合理使用，比單純地靠改善外部條件，可能會更加簡捷、經濟。

水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%；水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來補充；減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。提高水泥漿與骨料的黏結力，提高的混凝土抗裂性能；混凝土在收縮時受到約束產生拉應力，當拉應力大于混凝土抗拉強度時裂縫就會產生。減水防裂劑可有效地提高混凝土抗拉強度，大幅提高混凝土的抗裂性能；摻加外加劑可使混凝土密實性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮；摻減水防裂劑后混凝土緩凝時間適當，在有效防止水泥迅速水化放熱基礎上，避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加；摻外加劑混凝土和易性好，表面易抹平，形成微膜，減少水分蒸發，減少干燥收縮。

4結語

以上對大體積混凝土的施工溫度裂縫的產生及控制進行了理論和實踐上的初步探討，總之，大體積混凝土溫度裂縫問題是可以通過規范施工得到控制的，在施工過程中，必須嚴把質量關，各個環節嚴格按照相關的要求進行操作，同時在施工實踐中要善于總結經驗，不斷更新施工工藝，不斷提高施工技術水平，結合多種預防處理措施，大體積混凝土的溫度裂縫是完全可以避免的。

參考文獻：

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