摘要：大体积混凝土施工中内部和表面会产生温度差而产生温度应力，温度应力过大会使混凝土产生裂缝。为消除裂缝，在施工中一般采取分层浇筑方案，主要采取散热、保温保湿和温度监测等手段控制内外温差以控制温度应力。
关键词：大体积混凝土；温度裂缝；温度应力；保温法
由于大体积混凝土施工中温度应力的控制是难点，工序复杂，操作难。为确保大体积混凝土基础顺利浇筑，确保工程质量，我们制定了一系列措施。明确大体积混凝土浇筑中控制温度应力的几个要素，即原材料的选用、浇筑方式、保温保湿、温度检测等，因此有必要对具体施工过程中的裂缝控制分析并相应的采取适应的技术措施。
一、大体积混凝土施工中温度应力下的裂缝特点
大体积混凝土施工以工业与民用建筑的设备基础、箱型基础、筏式底板、立墙以及地下隧道为主，其温度收缩应力是值得深入研究并加以解决的问题。工民建这类结构的几何尺寸大，它所承受的温差与收缩主要部分是均匀温差及均匀收缩，因而外约束应力占主要比重。从控制裂缝的情况来看，一些结构产生表面裂缝，其危害性较小，主要防止贯穿性裂缝，这就更加需要把研究的重点放在外约束力一面，这也是决定伸缩缝间距的主要因素。这些结构的特点是：1)均为地下或半地下建筑，有防水要求，钢筋混凝土须控制裂缝开展，一般不存在承载力不足问题。2)结构形式常采用现浇钢筋混凝土超静定结构，温度和收缩变化复杂，约束作用较大，容易引起开裂。3)超静定的地下和半地下构造物，凡能满足工艺和构造要求的截面尺寸，一般都能满足承载力要求，且有较大的安全度。因此，掌握温度收缩作用是控制裂缝的主要因素。4)混凝土标号较高，水泥用量较大，壁厚较小，收缩变形大，常见收缩裂缝。5)控制裂缝必须考虑钢筋作用，这些结构一般均为配筋结构，其构造配筋率约为抗不均匀沉降的受力配筋率以上，屋盖结构受弯构件的配筋率为，析架受拉构件的配筋率为嘲。6)水化热温升较高，降温散热较快，因此收缩与降温共同作用是引起混凝土裂缝的主要因素。其次，不均匀沉降及抗震问题都必须适当考虑。7)控制裂缝的方法不像坝体混凝土那样采用特殊低热水泥及复杂的冷却系统，而主要是靠改进构造设计、合理配筋及改进浇筑、加强养护等方法提高结构的抗裂性能。但是，各种现浇混凝土又都有共性的方而，所以在探讨控制裂缝方法时，有些是参考大体积混凝土经验，有些是参考工民建杆件系统，如现浇构架结构及薄壁结构的经验；也有的是根据类似地下工程的设计施工经验。通过对这一类地下工程的裂缝的调查分析，可以发现以下规律：收缩及温差越大，越容易开裂；裂得越宽，裂缝越密，随时间从中间两边延伸；收缩和温度变化的速度越快，越会产生上述同样的结果；结构材料越薄(温差梯度越大，承受均匀温度收缩的层厚越小)，越容易开裂；开裂后的薄层呈现翘曲，及分层剥落现象；基层或底层(即结构物的地基)对结构的约束作用越大，越容易开裂；一般条件下，结构物的几何尺寸越大，越容易开裂。裂缝经常垂直于较长方向，但并不呈现绝对关系，有些结构尺寸虽小，但开裂严重：有些结构尺寸虽大，但却没有显著开裂；裂缝相对分布筋较少的结构居多；裂缝相对于塌落度较大的部位居多；潮湿养护较差，保温效果不良的裂缝较多、 较早；夏季施工的裂缝多于秋冬季施工的。
二、防止裂缝的技术措施
在施工中控制大体积混凝土裂缝的开展，主要从降低温度应力和提高混凝土的极限拉伸强度两方面入手。
1、做好冷却和保温。浇筑前避免材料过热，浇筑后保温，降低温度应力。降温冷却方面，采取保温及缓慢降温方法减少混凝土表面的急剧热扩散，延长混凝土散热时间，防止形成过大的温差而引起表面或贯穿裂缝。工民建工程一般不采用埋设冷却水管的方法。
2、提高混凝土的极限拉伸，缓慢降温可充分发挥混凝土的应力松弛效应，提高抗拉伸性能，应尽可能使各龄期的混凝土极限抗拉强度要大于其温度应力值，并要有一定的安全度保证，这是防止裂缝的有效措施严格控制砂、石质量，限制含泥量，正确选用混凝土级配，适当掺用外加剂，减少用水量，改进混凝土浇灌工艺，可提高混凝土强度。适宜的温度和湿度养护可减少收缩，充分发挥水泥水化作用，促使混凝土强度潜在能力得到充分的发挥。在大体积混凝士浇筑防裂技术措施中，控制混凝土的浇筑温度和养护温度是关键，主要在以下几点采取措施：降低水泥水化热温度；降低混凝土浇灌入模温度；加强施工中的温度控制；改善约束条件，削减温度应力：提高混凝土极限拉伸强度。具体的大体积混凝土施工工程中，要严格做到以下几方面：做好混凝土的保温保湿养护，缓慢降温，充分发挥其徐变特性，减低温度应力；夏季避免曝晒，冬期采取保温覆盖，以免发生急剧的温度梯度；采取长时间养护，规定合理的拆模时间，延缓降温时问和速度，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”；加强测温和温度监测与管理，实行情报信息化施工，控制混凝土本身内外温差在30℃以内，屋面温差和基层底面温差在20℃以内，及时调整保温及养护措施，使混凝土温度梯度和湿度不至于过大，控制有害裂缝出现；合理安排施工程序，控制混凝土均匀上升，避免过大高差；及时回填土，避免结构侧面长期暴露；采取分层分块浇筑，合理设置水平或垂直施工缝，或在适当位置设置后浇缝，以放松约束程度，减少每次浇筑长度和蓄热量，增加散热面，防止水化热的过大积聚，减少温度应力。
三、大体积混凝土温度应力下的裂缝控制
1、在大体积混凝土浇筑前，根据施工拟采取的防裂措施和已知的施工条件，先计算水泥水化热绝热温升值、各龄期收缩变形值、收缩当量温差和弹性模量，然后通过计算，估量出能产生的最大温度收缩应力，如不超过混凝土的抗拉强度，则表示采取的防裂措施能有效控制、预防裂缝出现；如超过混凝土的抗拉强度，则可采取调整混凝土的浇筑温度、降低水化热温升值、降低内外温差、改善施工操作工艺和混凝土性能、提高抗拉强度或改善约束条件等技术措施重新计算，直到计算的应力在允许范围内为止。
2、在大体积混凝土浇筑后，根据实测温度值和绘制的温度升降曲线，分别计算各降温阶段的混凝土温度收缩拉应力，如其累计总拉应力不超过同龄期的混凝土抗拉强度，则表示所采取的防裂措施能有效控制预防裂缝出现，如超过该阶段时的混凝土抗拉强度，则应采取加强养护、保温等措施，使其缓慢降温和收缩，提高该龄期的混凝土抗拉强度等措施进行处理，以控制裂缝的出现。分别对大体积混凝土浇筑中的各参数进行监测，分别包括：混凝土水化热绝热温升值；各龄期混凝土收缩变形值；各龄期混凝土的当量温差；各龄期混凝土弹性模量；混凝土的温度收缩应力；混凝土实际最高温升值；混凝上水化热平均温度；结构截面上任意深度处的温度；各龄期的综合温差及总温差；各龄期混凝土松弛系数在监测的数据基础上，其弹性地基上大体积混凝土各降温阶段的综合最大温度收缩拉应力可按下式计算：
对于大体积混凝土施工中，由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，而导致开裂。因此，控制混凝土浇筑块体因水泥水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度，防止混凝土出现有害的温度裂缝是施工技术的关键问题。
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作者简介：吕飞（1987.04.29），男（汉族）籍贯：湖北襄阳，职称：助理工程师；研究方向：公路桥梁，路基。
论文作者:吕飞
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/26
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 温度论文; 应力论文; 体积论文; 温差论文; 水化论文; 《基层建设》2017年4期论文;