大体积混凝土温度裂缝的探讨

大体积混凝土温度裂缝的探讨

王飞

（通号工程局集团城建工程有限公司）

摘要：随着我国经济蓬勃发展，我国的工程建设规模不断扩大，大型现代化基础设施或构筑物不断增多。保障工程质量，避免豆腐渣工程，是促进社会发展，影响全民经济的重要因素。而在建筑工程中，混凝土结构以其材料廉价韧美、施工方便、承载力大、可装饰强的特点，日益受到人们的欢迎．于是大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。保障混凝土质量，避免混凝土出现裂缝是保障建筑工程质量的前提，本文仅就混凝土温度裂缝的成因和预防措施进行浅析。

关键词：大体积混凝土；裂缝；预防

引言

所谓大体积混凝土，一般理解为尺寸较大的混凝土，美国混凝土学会给出了大体积混凝土的定义：尺寸达到必须解决水化热及体积变形问题，以最大限度的减少开裂的任何现浇混凝土。大体积混凝土的断面尺寸较大，由于水泥的水化热会使混凝土内部温度急剧上升，以及在以后的降温过程中，在一定的约束条件下会产生相当大的拉应力，一旦拉应力超过混凝土所能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这就提出了大体积混凝土开裂的问题，开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题，裂缝一旦形成，特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时会可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是一个值得关注的问题。

1混凝土中产生温度裂缝的原因

混凝土中产生温度裂缝的原因比较复杂，主要是混凝土温度发生变化时会在内部或表面产生拉应力，由于混凝土本身是一种脆性和不均匀性的材料，当拉应力大于混凝土的抗拉能力时，即会出现裂缝。

1.1表面裂缝(表面龟裂)

表面裂缝是由于混凝土内外温差较大引起的，混凝土结构在硬化期间水泥水化放出大量的热量，使混凝土的温度很快上升，由于混凝土表面与空气接触，散热条件好，混凝土表面温度不会聚集。而混凝土内部的热量由于大体积混凝土的厚度较大，无法散发而聚集，内部温度急剧上升，使混凝土在内外形成温度梯度，此时内部混凝土膨胀高于外部混凝土表面，混凝土表面受到很大的拉应力，但混凝土的早期强度较低，当表面拉应力大于早期混凝土所能承受的拉应力时，混凝土表面出现裂缝。

1.2贯穿裂缝

随着水泥水化反应的结束及混凝土的不断散热，大体积混凝土由升温阶段过渡到降温阶段，温度降低使混凝土体积收缩。混凝土内部热量是通过表面向外散发，降温阶段混凝土中心部分与表面部分收缩程度不同。混凝土内部产生较大的内约束，同时来自地基与其他边界条件对收缩的混凝土产生较大外约束。在内外约束的共同作用下，使收缩的混凝土产生拉应力。降温收缩产生的拉应力易在混凝土中心部位形成较高拉应力区，若此时的混凝土拉应力大于混凝土此龄期的抗拉强度，则大体积混凝土整个截面就会产生贯穿裂缝。

1.3外界气温的影响

大体积混凝土施工期间，外部气温的变化对大体积混凝土的裂缝产生有重大影响。大体积混凝土在施工完成后，由于水化热的作用，内部温度急剧上升，当外界气温下降较大或者外界气温骤降时，使混凝土内外产生较大温度差，导致混凝土裂缝的发展。

2防止温度裂缝的措施

2.1设计措施。

(1)精心设计混凝土配合比。混凝土配合比设计时，在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能的降低混凝土的单位用水量，采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则，生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值”的抗裂混凝土。

(2)增配构造筋提高抗裂性能，配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3％至0.5％之间。

(3)避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。

(4)在易裂的边缘部位设置暗梁。提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。

(5)在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇缝，在正常施工条件下，后浇缝间距20m一30m，保留时间一般不小于60天。

2.2施工措施。

(1)严格控制原材料质量

大体积混凝土要按照施工规范要求，严格控制原材料的质量，特别是要选用低水化热的水泥，优选掺和料(粉煤灰等)，控制粗细骨料的含泥量。

(2)控制混凝土拌和物的入模温度

《混凝土结构工程质量验收规范》中规定，高温季节施工时，混凝土最高浇注温度，不得超过28~C，对于大体积混凝土要求更应该严格一些。因此，夏季施工要尽量安排在温度较低的夜间进行，粗骨料要用冷水冲洗，用冷水拌和，将人模温度控制在28~C以内。这样可以推迟水化热高峰值的出现。

(3)严格控制混凝土配合比

在配合比设计时要掺加减水剂，在满足强度条件下尽量减小坍落度，拌和时可采用二次投料方法，浇注时可采用二次振捣的方法，提高混凝土的密度，提高混凝土的抗拉强度，有效地防止裂缝的发生。

(4)埋设散热管

在大体积混凝土内埋设散热管，缩小混凝土温度梯度，减小温度应力，降低因水热引起温度裂缝的概率。

(5)温度监测，控制温差

大体积混凝土施工时，要设立温度监控点。监控点要测量混凝土中心温度和表面温度，同时还要测量大气温度。温度上升阶段，每隔2h测量一次温度；温度下降阶段，每隔4h测量一次温度。发现混凝土内外温差超过25℃时，要及时采取措施。

(6)加强养护

大体积混凝土拆模后，要加强保湿保温养护，最好用一层塑料薄膜外加两层湿草袋覆盖，根据混凝土内外温差进行调整。当内外温差超过25℃时，要及时加盖湿草袋，以延长散热时间，使温差产生的应力小于混凝土的抗拉强度，防止贯穿裂缝的发生；当内外温差小于20℃时，可揭掉一层草袋，继续保持应有的湿度。

(7)采用木模板，晚拆模

木模板是混凝土最好的保湿外套，可以减小混凝土内外温差，又可以逐渐散热。混凝土终凝后，开始在木模板上淋水散热降温，同时水分也通过模板湿润混凝土表面，使混凝土在硬化初期既降温又加湿，能有效地控制裂缝的发生。

(8)完善质保体系．加强施工质量管理

严格按施工规范及设计要求进行．杜绝结构物在龄期不足或强度未达设计要求时因人为原因受超限荷载作用而产生裂缝。浇筑前应加强对基础或底模的刚度、强度检查。不满足设计及规范要求的坚决不准浇注。

3结语

混凝土裂缝的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋锈蚀，混凝土碳化，降低材料的耐久性。虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一的，同时在实践中应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。

参考文献

[1]王铁梦．工程结构裂缝控制[M]．北京：中国建筑工业出版社．1997．

[2]雄文勇．大体积混凝土初始裂缝原因分析及防治措施[J]．山西建筑，2006.