摘要：改革开放以来，我国高速增长的经济实力与科技水平推动了水利事业的快速发展，受基本国情与社会发展的影响，大体积混凝土施工技术应用日益广泛，但随之也出现了一系列的质量通病。温度裂缝作为大体积混凝土最常见也是危害最大的病害，对构件的结构受力与承载力有着决定性的影响。基于此，本文结合笔者自身所学与实际工作经验以及相关文献的学习，就我国水利工程大体积混凝土温度裂缝成因与预防措施进行深入研究，旨在更好的服务于我国水利事业的健康发展，具有一定参考价值，盼为读者学习。
关键词：大体积混凝土；温度裂缝；成因分析；预防措施
引言：在我国水利事业快速发展的背景下，人民日益增长的社会需求与质量意识对现代建筑的发展提出了更高的要求，传统的施工技术与结构形式显然已无法满足社会发展的需求。随着大型水利工程建设日益增多，大体积混凝土构件日益得到普遍应用，作为工程结构的关键部位，大体积混凝土相对的就是受力大、承载高。因此，如何预防大体积混凝土温度裂缝出现，提高其承载力与结构性能，已逐渐成为现代水利工程从事者们共同关注的课题。
1.大体积混凝土温度裂缝分类
按裂缝深度划分，大体积混凝土温度裂缝可分为贯穿裂缝、深层裂缝和表面裂缝三种形式。贯穿裂缝切断了构件整体断面，一般由表面裂缝和深层裂缝发展而来，对结构的整体性和稳定性存在较大的威胁，也是裂缝分类中最为严重的一种；深层裂缝是部分切断了构件断面，对结构存在一定的危害性（视裂缝具体深度而定）；而表面裂缝一般不对结构性能构成威胁，可视情况只进行表面处理或不处理。
2.大体积混凝土温度裂缝成因分析
2.1温度变化引起的裂缝
温度裂缝是由混凝土构件内表温差所产应的应力而形成，特别是对大体积混凝土，此类现象更是容易发生。浇筑初期，混凝土硬化过程中水泥会产生大量的水化热，由于混凝土导热性能不良，加之体积过大，使得产生的水化热很难散发，导致其内温度急剧上升，与表面温度形成很大的温差，混凝土中心体积膨大，使其内部内部以压应力为主，外部以拉应力为主，此时混凝土龄期过短，强度过低，当温差所产生的应力差超过混凝土自身应力范围时，则会导致裂缝的形成。高温条件下，大体积混凝土内部的最高温度可达60℃~65℃，并且有较大的延续时间。
2.2水泥水化热引起的裂缝
水泥水化过程中产生一定的热量，而大体积混凝土结构一般断面较厚，水化热聚在结构内部不易散失，引起急剧升温。水泥水化热引起绝热温升，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期按指数关系增长，一般在10d~12d接近于最终绝热温升。由于结构物在一个自然散热条件中，实际混凝土内部的最高温度多数发生在混凝土浇筑的最初3d~5d。随着混凝土龄期的增长，弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大，以致产生很大的拉应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种应力时，开始出现温度裂缝。
2.3混凝土收缩引起的裂缝
混凝土是一种脆性材料，抗压强度是抗拉强度的10倍左右，抗拉短期加载时的极限拉伸变形只有（0.6~1.0）×10-1，长期加载时的极限拉伸变形也只有（1.2~2.0）×10-4。实际施工中，用水量越多，开裂可能越大，随着混凝土施工厚度增高，混凝土浮浆增多，因此严格控制砂、石骨料和含水率，并进行计算机处理，自动调整配料的水灰比，必要时调整水泥水灰比，进一步减少用水量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于控制混凝土的收缩和提高抗裂性是必要的。混凝土在水泥水化过程中产生的体积变形，多数是收缩变形，少数为膨胀变形，因此，由于混凝土收缩变形引起的温度应力是不可忽视的。
3.大体积混凝土温度应力分析
3.1浇筑初期
早期为混凝土浇筑初期升温阶段，若外表温度较低，内部温度持续升高，则混凝上一旦初凝以后，内部混凝上升温膨胀，就会造成大体积混凝上的表面开裂，而这种开裂常常会被误认为是混凝土表面的泌水、养护不好造成的龟裂实际，这种裂缝要比龟裂深的多。自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约为30d。
3.2浇筑中期
中期为混凝土硬化后期的降温阶段，（一般为浇筑后3d~4d），当核心混凝土进入降温阶段后，随着温度的降低，体积缩小。自水泥放热作用基本结束时起至混凝上冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是山于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。
3.3浇筑晚期
晚期为混凝土完全冷却以后的运转使其，外界因素的变化为此时引起温度应力的主要因素，该应力与混凝土浇筑初期与中期所产生的应力相迭加共同作用于构件（或结构）。如果存在较大的内外温差，则内部温度一降时，外部降温数值较小，这就会在核心混凝土中形成较大的拉应力乃至拉裂缝。就第一阶段与第二、三阶段的裂缝来说，当内外温差较大，结构物的体量、体型合适时，三阶段的裂缝就有可能贯通。
4.大体积混凝土温度裂缝控制措施
4.1合理配制混凝土
a）骨料的选择。粗骨料应优先选用孔隙率低且级配良好的大粒径骨料，该骨料可使水泥用量减少，水化热降低，有利于内表温差的控制，降低温度裂缝产生的概率；细骨料宜选用级配良好的中砂或中粗砂，同粗骨料选择机理一样，中砂和中粗砂在可降低混合物总表面积，从而降低水泥与水的用量，水化热得到控制，达到预防温度裂缝出现的目的。
b）外加剂的选择。减水剂可有效提高混凝土的和易性，降低水胶比，增强混凝土强度；缓凝剂可有效减缓混凝土水化热的释放速率，在放热峰值出现时对其得到抑制，并且还可适当提高混凝土的和易性，减少坍落度损失；引气剂通过对混凝土的和易性与泵送性的有效改善，从而提高构件的耐久性和抗裂性。
c）水泥的选择。水泥应优先选用水化热低、凝结时间长的硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥。水化热是形成温度裂缝的主要原因，降低水化热也是防止裂缝产生最有效的途径，矿物成分与细度构成水泥水化热的函数，通过对水泥细度模数的调整或优化矿物组成设计来降低水化热。
4.2加混凝土强养护
在早期，对混凝土进行养护，其核心是避免表面失水，同时对早期水化所需的水分起到补充的作用。混凝土浇注完成后，为了确保表面湿润，应及时洒水养护，使混凝土强度稳定增长。养护发生在混凝土浇注完毕12～18h内，连续养护时间不少于28d或设计龄期。除此之外，还需在混凝土浇筑时预埋好冷却管，养护期间对混凝土进行通水循环，降低其内部温度，减小内表温差，并且实施监测混凝土内表温度，将温差控制在25℃以内，从而降低温度裂缝产生的机率。
结语
总而言之，世界是千变万化的，问题是层出不穷的，答案是丰富多彩的，任何现在先进的科学技术都会随着时代的发展而显得落后，无法满足社会发展的需求。对于大体积混凝土温度裂缝防治来说，这就需要我们在实际工作中不断探索，不断研究，以技术的更新时刻保证系统的先进性与科学性，以此促使我国水利事业健康持续发展，为人们创造一个生活便利、质量可靠、使用安全的生活与工作环境。
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论文作者:韩定清
论文发表刊物:《基层建设》2016年19期
论文发表时间:2016/11/25
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 水化论文; 温度论文; 体积论文; 应力论文; 水泥论文; 《基层建设》2016年19期论文;