袁圣波
浙江宝石建设有限责任公司 314500
摘要：大体积混凝土内出现的裂缝，按其深度不同，可分为贯穿裂缝、深层裂缝及表层裂缝三种。贯穿裂缝切断了结构断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；深层裂缝是部分切断了结构断面，也有一定的危害性；表层裂缝一般危害性较小，但处于混凝土约束范围内的表层裂缝，在内部混凝土降温过程中可能发展为贯穿裂缝。本文探讨了大体积混凝土温度裂缝的成因及控制。
关键词：大体积；混凝土；温度裂缝；成因；控制措施
前言
大体积混凝土是指最小断面任何一个方向尺寸是0.8 m 以上的混凝土结构，其尺寸已经大到必须采取相应的技术措施降低其温差，控制温度应力和裂缝开展的混凝土，一般来说，认为由于水化热引起混凝土内部的最高温度与外界温差预计超过25 ℃时，这个温差使得混凝土产生应力，导致开裂。为最大限度减少混凝土开裂，必须要解决水化热以及随之引起的体积变形问题。
一、大体积混凝土温度裂缝的成因
1、水化热的影响
水化热是大体积混凝土产生裂缝的主要因素。大体积混凝土断面较厚，水泥水化释放的热量聚集在内部不宜散失。由于混凝土的导热能力较差，浇筑初期弹性模量和强度也很低，对水化热引起的急剧温升（混凝土内部的最高温度，多发生在浇筑后的3－5d）约束不大，相对温度应力也很小。随着混凝土龄期的增长，弹性模量增高，混凝土内部对降温收缩的约束也就愈来愈大，以致产生很大的温度应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗温度应力时，混凝土内部便开始出现温度裂缝。
2、外界气温的影响
外界气温的变化，对混凝土的温度变化有直接的影响。外界气温高。则其浇筑温度也高。而混凝土内部温度是水化热的绝对温度、浇筑温度和结构散热等各种温度的叠加。外界气温的降温幅度过大，则加剧了混凝土内层和外层的温度梯度，温度应力愈大。同时，混凝土内部水化产生的高温持续时间较长，在高温作用下，热量不易散失，产生温度裂缝。
3、约束条件
混凝土内部材料性质的不完全相同，非均匀的温度及收缩分布以入各质点变形的不均匀性而产生相互作用，对大体积混凝土所产生的温度变形，起到约束作用，产生应力。当应力达到某一数值时，引起裂缝。由约束条件所引起的裂缝与混凝土的温度膨胀系数有关。
4、导热系数
混凝土内部热量的散失，与其导热系数有一定的关系，水是水泥内部传导热量的主要途径，混凝土的水灰比过大，有助于泥的水化，但易引起内部热量的聚集，于混凝土不利。
5、施工方法的不当，也可导致混凝土裂缝产生。
（1）大体积混凝土施工时，模板承受混凝土的侧压力和振捣混凝土的振动力。因此，保证模板有足够的刚度和强度，防止模板承受荷载过大，产生变形，引起混凝土的开裂。施工过程中必须根据具体的受力情况，进行支撑体系的刚度计算，保证结构的安全与稳定，避免混凝土有害裂缝的出现。
（2）大体积混凝土结构的不密实性和钢筋保护层的过小，使空气中的水分和CO2渗透到混凝土内部，钢筋锈蚀而产生体积膨胀，并由于混凝土的收缩，养护不良，导致混凝土的干裂。
二、大体积混凝土温度裂缝的控制措施
1、材料的选择
水泥：优先选用低水化热的水泥，故粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥（有抗渗要求时不宜使用），因普通硅酸盐水泥比矿渣硅酸盐水泥产生的水化热要多10%-15%，按理应尽量不用普通硅酸盐水泥，但在冬季施工时气温较低，宜采用水化热高的水泥，加强混凝土的凝结和强度增长，防止混凝土受冻害。当混凝土标号 ＞C35 时，不可采用火山灰水泥和粉煤灰水泥。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆砂子：宜用天然洁净的粗砂，当混凝土的标号＞C30时，其泥含量 ≤3%，当混凝土的标号＜C30时，其泥含量≤5%。石子：宜采用连续级配的碎石，粒径20~40mm。采用料径 5-40mm 的石子比采用 5-25mm 的石子每立方米混凝土可减少水泥用量 15-20kg。当混凝土标号 ＞C30 时，含泥量≤1%，当混凝土的标号 ＜C30 时，含泥量≤2%。水：凡可以引用的水及洁净的天然水都可用来拌制混凝土。工业废水中 PH＜4% 的酸水和含硫酸盐 SO4 计超过水重1%的水不得使用。海水亦不得用来拌制混凝土。外加剂：在混凝土中掺加适当比例的减水剂，即可降低水灰比，减少水泥用量和水化热量，从而减少温度应力。为了改善混凝土的和易性和利用散热，可掺加缓凝剂，特别使用于远途运输的商品混凝土。外加剂的多少必须根据试验室经试配出具的配合比单结合产品使用说明书来使用。
2、配合比的设计
大体积混凝土一般都是通过泵送浇筑，因此根据泵送要求和降低单位水泥用量两个方面来考虑配合比的设计。水泥用量一般为 280-300kg/m3，最多不超过 400 kg/m3，根据资料显示，水泥用量每减少 10kg，温度相应降低 1℃。水泥用量砂宜用中粗砂，砂率控制在 40%-50%。石子要求天然级配良好，且骨料的最大粒径和泵管直径比应满足 d/D≤1/3，石子粒径一般为 20-40mm。为了改善混凝土的和易性，可用粉煤灰等量取代10%左右的水泥，又可降低水化热。另外细砂的和易性较好，可在粗砂中按粗细比为4：1的比例掺入细砂，塌落度可控制在12-18cm。
3、合理分缝分块浇筑
在施工前的设计阶段，除了考虑到大体积混凝土施工特点外，还应该综合考虑大体积混凝土结构的施工方法，采用增配钢筋和分层浇筑来控制水化热引起的温度裂缝。分缝分块浇筑，考虑水泥水化产生的升温、控制大体积混凝土的一次浇筑量、合理分层促进热量散发、减少地基约束等方面。跟要慎重对待结构混凝土的结构配筋情况、底面约束情况及施工缝和变形缝的设置位置。
4、降低混凝土内外温度梯度
方法包括冷却和保温两种。冷却是导出混凝土水化后所释放热量，来降低内部最高温度。这种减小混凝土的内外温度梯度方法是最有效的方法之一。可以采用在混凝土内部按所需分布密度布设冷却管，通过媒介物质将释放热量导出；保温是减小混凝土表面热量散失，以平衡水化过程中混凝土内外温差。采取的方法是在混凝土表面覆盖保温材料。
5、降低混凝土的浇筑温度
这种方法简单易行，在工程中使用较广，有预冷骨料、加冰拌和以及冷却拌和水等来降低混合料温度降低石子的温度，拌和用水加冰块等方式。当施工季节气温较高时，为了减少浇筑过程中混凝土温度升高，采取优化施工组织，增加浇筑速度。阳光直射导致的，可以采取避光措施，降低施工环节中温度升高。对于季节不同，在冬季施工时要加以区分。冬季大体积混凝土可以持续施工，需注意冬季施工的防护；在夏季施工时，重点在于控制施工过程中混凝土的吸热。
6、加强混凝土初期养护
大体积混凝土由于其本身温度控制的要求，降低了混凝土中水泥的用量，掺加具有缓凝效果的减水剂等使得大体积混凝土初期强度增长缓慢，其弹性模量的发展也相应的增长缓慢。如果初期养护措施不到位，则极易出现裂缝。对于大体积混凝土的初期养护，主要在于保温和保湿。混凝土内外温差所造成的温度梯度引起的应力是造成混凝土表面裂缝的主要原因之一，故在浇筑混凝土后应及时采取保温措施以降低结构物内外温差，减少混凝土表面的裂缝。混凝土的收缩也是混凝土表面产生细小裂缝的主要原因，为防止混凝土水分过快的散失产生干缩裂缝，避免混凝土结构外界环境的干湿交替，应在混凝土浇筑后，及时的采取保湿措施，防止干缩裂缝的出现。
结束语
总之，学术界对于混凝土温度裂缝的成因、预防改善措施有了一定的研究，但工程技术人员在具体使用中还要针对具体情况多观察、多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的温度裂缝是完全可以得到有效控制的。
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[4] 王勇.浅谈大体积混凝土施工中温度控制[J].当代建设.2000（05）
论文作者:袁圣波
论文发表刊物:《基层建设》2015年14期供稿
论文发表时间:2016/1/11
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 水化论文; 温度论文; 体积论文; 水泥论文; 应力论文; 《基层建设》2015年14期供稿论文;