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摘 要： 在大体积混凝土施工中，必须十分关注温度应力及温度控制。因为混凝土温度裂缝直接影响到结构的整体性和耐久性。运转过程中，温度变化对结构的应力状态也具有显著影响。现就施工中混凝土裂缝的产生成因和处理措施做一探讨。
关键词： 混凝土；施工；温度；裂缝
前言：随着我国经济的迅猛发展，工程建设中应用大体积混凝土的趋势越来越广泛，如高层建筑的基础、大型设备基础以及水利大坝的建设。 所谓大体积混凝土 , 目前国际上并没有标准定义。 日本建筑学会标准 (JASS5) 规定：“结构断面最小厚度在 80 cm 以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过 25℃ 的混凝土，称为大体积混凝土”。美国混凝土学会的规定以浇筑体的尺寸及一次性浇筑量做为衡量。 我国 《大体积混凝土施工规范》（ GB50496-2009 ）里也是两个衡量标准： 1) 混凝土构筑物实体最小几何尺寸不小于 1 m 的大体量混凝土 ;2) 因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。 符合以上标准的混凝土浇筑体即可称为大体积混凝土 。大体积混凝土主要的特点就是结构厚实，混凝土用量大，施工技术要求高，水泥水化热释放集中，内部升温快，如控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，易使混凝土产生体积变形或裂缝，影响结构的美观及正常使用。本文结合某大型工业铝挤压材项目中大型挤压机的基础施工，论述关于大体积混凝土施工过程的水化热控制及裂缝控制。
1 产生裂缝的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变华，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间，水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的接应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面温度可能变化较大或发生剧烈变化，如养护不周，时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6- 1.0）×10 4 ，长期加荷时的极限拉伸变形也只有（1.2- 2.0）×10 4 。由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位，如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律，对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
2、裂缝及其他相关控制措施
2.1、该设备基础相对较大，在浇注混凝土施工时应充分考虑防裂控制措施，曾设后浇缝，增设滑动以减少对混凝土变形的约束。一般在垫层上表面铺贴一层油毡，其上刷一遍沥青玛蹄脂。
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2.2、避免结构产生应力集中，当避免断面突变时，对局部进行处理，做成逐渐变化的过渡形式，同时加配钢筋，其钢筋直径间距应与结构底板配筋相同。
2.3、控制应力集中产生的裂缝，在孔洞和变断面后转角部位，由于温度收缩作用，会引起应力集中，导致裂缝的产生。解决应力集中所产生的裂缝有两种办法：其一，在圆孔边用构造筋加强，转角处增配斜向钢筋或网片；其二，在孔洞边界设护边角钢，设置 “暗梁”。对易裂的薄弱部位增大配筋，使结构抗裂性能得到增强。
2.4改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。在混凝土的施工中，为了提高模板的周转率，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑的混凝土过早拆模，在表面将引起很大的拉应力，出现“渐度冲击”现象。在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度亦较气温为高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热就力迭加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有导致裂缝的危险，但如果在拆附模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫海棉等，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果
3、混凝土浇筑温度的控制
3.1、冬期防冻害，夏季防暴晒脱水。为了减少混凝土的温度升高，减少基础内温差和内外温差，应对混凝土的浇筑温度进行控制，冬期施工气温较低时，可保持混凝土入模温度在 5 度～ 15 度左右。夏季施工气温较高，入模温度应尽量降低，在无需降温的情况下，混凝土的入模温度近于大气温度即可。如果需要降温，减少基础温差和内外温差，可在泵车水平输送管的整个长度范围内覆盖一层草袋子，并经常洒冷水，减少泵送管吸收太阳辐射热，加快浇筑时间，增加泵罐车的数量。
3．2 为了尽快降低设备基础内部混凝土温度，在设备基础中间部位布置冷却水管，定期观测设备基础内埋设的测温设施，在混凝土内部、外部温度差大于25 ℃时，开启循环冷却水降低温度差值。循环水开启后定时记录出水口与进水口的温度差值，如果混凝土内部温度与水温差值大于 25 ℃ 时，及时对循环水进行升温或降温，以避免混凝土因内部温度过低而产生裂缝。循环水管采用 48 ×3． 5 钢管制作，钢管之间采用套丝连接，循环水管间距 1． 0 m，最外侧水管距混凝土表面 1． 0 m。混凝土浇筑后的保温养护冬期施工混凝土浇注到预定标高后，经用木抹压实，及时盖一层塑料薄膜，上加两层草袋子，如果夏季施工，可用一层塑料薄膜和一层草袋子，及时浇水湿透草袋养护。设备基础的养护，拆模之后可利用回填土进行养护、保湿。严禁拆模之后直接暴露在大气中，以免受温差的变化产生温度裂缝。
4 结束语
大型设备基础截面复杂 ,各处温度分布不均 ,温度场复杂 ,同时 ,应力的大小还与所在地区气候环境条件、基础构造、配筋情况、约束状态、徐变情况等因素有关。 一些计算参数如约束系数、徐变系数、温差等都是根据试验或经验数据推算的 ,因此很难准确地进行计算 ,与实际情况会有一定的误差 ,但在实际施工中仍不失作为施工判断和采取措施的重要依据。 可通过采用中低热水泥、掺加减水剂、降低混凝土入模温度、改善约束条件等简单、经济、有效的技术措施 ,以尽可能的避免有害裂缝的发生。
参考文献：
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论文作者:张帅
论文发表刊物:《防护工程》2017年第4期
论文发表时间:2017/7/4
标签：混凝土论文; 应力论文; 裂缝论文; 温度论文; 水化论文; 基础论文; 体积论文; 《防护工程》2017年第4期论文;