西北某項目大體積混凝土施工中的溫度裂縫控制探討

杜青森

【摘要】大體積混凝土受原材料、配合比設計、制備運輸、施工工藝、養護條件等眾多因素的影響，其安全與質量要求比常規混凝土更高，受施工現場各方面條件限制，大體積混凝土在施工過程中極易出現裂縫，不僅影響觀感質量，還會使建筑工程產生安全隱患。因此，建筑工程施工過程中施工人員必須格外重視大體積混凝土的裂縫控制工作。

【關鍵詞】大體積混凝土;冬季施工;裂縫;有效措施

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

隨著經濟建設的快速發展，高層建筑、大跨度橋梁等結構順勢而生，大體積混凝土也被廣泛應用，但是目前關于大體積混凝土施工過程中由于內外溫差較大而產生的溫度裂縫卻不易控制，尤其是冬季施工。針對這種現象，本論文主要研究關于冷卻水管的選材、布置形式、布置方法，以及保溫措施等，并一一進行論述，為今后冬季大體積混凝土的施工提供相關指導與借鑒。

1、溫度裂縫概述

水泥與水會發生水化熱的化學反應，從而釋放大量熱量。如果在施工過程中，混凝土水化熱產生的熱量得不到及時有效的散發而聚積在混凝土內部，就會導致混凝土內外部出現較大溫差，進而產生拉應力。當溫差產生的應力大于混凝土自身強度時，就容易出現溫差裂縫。該類型裂縫一般會出現在混凝土凝結硬化過程中。

2、大體積混凝土施工產生溫度裂縫的原因分析

體積混凝土屬于熱的不良導體，在混凝土凝結過程中，釋放出大量的熱量，在此期間將會產生水化熱的化學反應，如果以水泥用量300kg/m3～550kg/m3來計算，每1m3混凝土能夠釋放出15500KJ～27500KJ的熱量，熱量的釋放時間一般在3天左右。對于大體積混凝土來說，積蓄在混凝土結構內部的水化熱散發速度較慢，此時，內部溫度不斷上升，而混凝土表面溫度急劇降低，導致內外部溫差值逐步增大，尤其對于南崔路分離立交橋重力式橋臺工程來說，施工時，正處于冬季，晝夜溫度差異較大，內部混凝土在熱脹作用下產生壓力，外部混凝在冷縮變形中產生拉力，混凝土在雙向作用力下，自身的抗拉強度急速下降，當內部拉應力超過抗拉強度時，大體積混凝土就會產生大量裂縫，通常情況下，溫度裂縫的產生時間在澆筑混凝土后的3～5天之內，裂縫初期，縫隙較小，隨著時間的推移，裂縫的深度與面積不斷擴大，嚴重的還會貫穿于整個混凝土結構。如果按裂縫深度予以劃分，大體積混凝土的溫度裂縫可以分為貫穿裂縫、深層裂縫以及表面裂縫。貫穿裂縫切斷了混凝土結構斷面，使混凝土結構失去整體性，如果不及時處理，將會發生較為嚴重的安全事故。深層裂縫是部分切斷混凝土結構斷面，如果整治措施不到位，將快速發展成為貫穿裂縫。而表面裂縫的危害性雖說很小，但是，隨著混凝土水化熱現象的不斷加劇表面裂縫也會逐漸演變成為危害性較大的深層裂縫或者貫穿裂縫。

3、大體積混凝土施工中的溫度裂縫控制措施

3.1加強澆筑溫度和入模溫度控制

澆筑溫度是指大體積混凝土澆筑時，周圍環境的溫度。入模溫度是指混凝土出料倉后，運輸至澆筑現場，進行澆筑時的溫度。如果是在夏季施工，要將澆筑和入模溫度控制在35℃以內。可搭設涼棚，或使用風冷法來降溫，或選擇早晨或下午施工，避免在正午澆筑大體積混凝土。如果冬季施工，要將澆筑和入模溫度控制在5℃以上。如果溫度過低，可采用加熱法或設置蒸汽管的方式加以控制，以保障施工溫度滿足要求，預防裂縫產生。

3.2選用高質量的混凝土原料

原材料的品質直接影響到最終成品的質量好壞，混凝土材料也是如此。只有選用各方面數據、質量達標，性能充足、品質上佳的原材料，才能混合制作出高質量的混凝土。首先就要做好集料優選，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、品質的好壞直接決定了混凝土抗裂縫能力的高低。因此，必須根據集料的級配、規格、含水量等各項屬性、數據進行嚴格篩選排查，選用指標合理的集料，進入混凝土的制作現場。只有嚴格把控混凝土原料的質量，才有可能增強混凝土的抗裂縫性能，提升整個建筑工程的質量與品質。

3.3設置冷卻管

大體積混凝土產生溫度裂縫的主要原因是由于內外部溫度差值較大，為了平衡內外溫度差，防止水化熱的產生，南崔路分離立交橋重力式橋臺在澆筑混凝土施工時，可以采用設置冷卻管方式，即選擇強度高，熱傳導性能好的鐵管，公稱直徑為42.3mm，并設置兩層，分別安裝在橋臺底部以上1m的位置與底部以上2.5m的位置，其中，環形冷卻管距離橋臺前墻的距離分別為1m和2.2m，距離側墻的距離分別為0.8m以及1.6m。當冷卻管自澆筑混凝土時即通入冷水，通水時間為7天，在澆水過程中，進出水口的水溫差不得大于10℃，而水溫與混凝土內部的溫差值不得大于20℃。通過這種方法，縮小了大體積混凝土的內外溫差值，內部熱量釋放得到有效控制，這就降低了發生水化熱的概率，對溫度裂縫的產生起到抑制作用。

3.4注重大體積混凝土溫度監測

布置測溫點，能獲取混凝土最高溫度、外表溫度、溫度差及降溫速率等。因此需在溫度變化較大和易冷卻部位設置測溫點。一般在距混凝土外表面3～5cm處設測溫點，獲取外表面溫度。在承臺高度的1/2～1/3處設置測溫點，以測量混凝土內部溫度。

3.5施工工藝與構造措施

通常，溫度應力主要有兩方面的因素導致出現，分別是內部約束力和外部約束力。針對內部約束力，其因為混凝土結構中會存在溫度梯度，并且在持續性的作用當中其表層會產生很多不規則的裂縫。相對于外部約束力，主要就是大體積混凝土體積而造成的。外部約束應力所導致產生的裂縫，通常都是以和約束面進行垂直的方式存在，同時在整體結構中會直接顯示。相對于外部約束力裂縫問題，在對其控制中，主要就是針對約束力進行合理的合理或者有效降低，以此確保結構整體能夠穩定。混凝土在穩定前，加強科學合理的對策應用，對溫度實現有效控制，采用相應的施工工藝，對混凝土結構的內外溫差進行降低，從而將混凝土所產生的外部約束力進行合理降低，以此對裂縫問題消除。只有采用科學合理的對策來對約束力降低，才可以很好的對混凝土裂縫通病進行緩解，從而對結構整體質量提升。

3.6加強后期養護

為有效預防裂縫產生，混凝土澆筑完成后，加強后期養護也是必要的。標準養護條件下，大體積混凝土溫度應保持在20±3℃，通常養護時間不少于28d。受施工現場條件、工期等因素影響，大體積混凝土標準養護條件很難達到，通常采用人為措施養護。夏季通過養護施工，避免大體積混凝土出現脫水現象、干縮裂縫等。要適當延長混凝土散熱時間，這樣有利于確保大體積混凝土強度合格。同時也有利于合理控制混凝土溫度應力，使其小于極限抗拉強度，增強大體積混凝土結構可靠性，預防裂縫產生。

結語：

大體積混凝土本身幾何尺寸較大，能夠保證具有足夠的強度和剛度，但在施工過程中，由于溫差過大引起的裂縫很難避免，現實工程中，只能盡可能做到將裂縫的開展控制到無害范圍內，避免出現貫穿裂縫。施工過程中可以采取現場實時溫度監測和根據已有數據進行混凝土內部溫度計算預測，從2方面來入手控制溫差，實現有效控制裂縫的產生。

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