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1、大体积混凝土温度裂缝BM土木092 朱维娜 0951411229摘 要:大体积混凝土施工的工艺要求很高,在施工过程中,如何控制大体积混凝土的温度裂缝就是施工工艺的关键点,也是大体积混凝土施工的难点。本文就大体积混凝土温度裂缝产生的原因及机理进行分析,并提出施工过程中的技术控制措施。1 温度裂缝形成原因及特点混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大, 大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快, 使得混凝土结构内外出现较大的温差, 这些温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同, 使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土
2、的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工的中后期。温度裂缝的走向通常无一定规律, 大面积结构裂缝常纵横交错。梁板类长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边;深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行。裂缝沿着长边分段出现, 中间较密。裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬宽夏窄。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。大体积混凝土结构中, 除有表面裂缝外, 还存在贯通裂缝, 贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度,混凝土逐渐降温,这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形, 受到地基和其它结构
3、便捷条件的约束时引起的拉应力, 超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个界面的裂缝。这两种裂缝均属于有害裂缝。因此,掌握温度应力的变化规律及温度控制对于进行大体积混凝土施工极为重要。2 温差裂缝混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。温差的产生主要有三种情况：第一种是在混凝土浇筑初期，这一阶段产生大量的水化热，形成内外温差并导致混凝土开裂，这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3 天(升温阶段)。第二种是在拆模前后，这时混凝土表面温度下降很快，从而导致裂缝产生。第三种情况是当混凝土内部温度高
4、达峰值后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值即内部温差。这三种温差都会产生裂缝，但最严重的是水化热引起的内外温差。3 温度监测离地面1.5m 高，露天不易破坏处设3 个普通温度计测量大气温度，气温取读数的平均值。在每个混凝土泵口设移动的铂电阻测温头一个，测量混凝土入模温度。在混凝土中预埋钢管，用便携式电子温度计测温，测混凝土下部和中心温度，根据温度监测分析结果，混凝土在第3d 达到升温峰值，中心最高温度为72，内表最大温度为2730,满足温控要求。4 温度控制的必要性大体积混凝土结构在施工及养护期间将主要产生两种变形: 因降温而产生的温度收缩变形及因水泥水化作用而产生的
5、水化收缩变形，这些变形在受到约束的条件下，将在结构内部及其表面产生拉应力。当拉应力超过混凝土相应龄期的抗拉强度时，结构开裂。因此，在大体积混凝土施工过程中，为避免产生过大的温度应力，防止温度裂缝的产生或把裂缝控制在某个界限内，必须进行温度控制。5 温度控制目标温度控制的最终目标是使大体积混凝土内部的温度场变化按照预计的目标发展，具体可分解为:( 1) 降低核心混凝土的最高温度和最高温升;( 2) 降低内外温差，并控制在允许范围内，使混凝土内温度分布尽量均匀; ( 3) 控制基础温差，以防止混凝土可能出现的贯穿性裂缝;( 4) 控制上下层温差，以防止可能出现的层间裂缝;( 5) 控制混凝土降温速
6、率，以防出现冷击。6 温度控制工作流程大体积混凝土的施工温度控制是一个复杂的系统工程，同时也是一个动态的目标控制问题。为确保温度控制工作有效、可靠进行，正式施工前，应在全面了解实际工程概况( 结构设计、基础地质条件等) 、并取得相关资料( 混凝土相关物理力学指标、环境气象资料等)的基础上，利用大体积混凝土施工温度控制程序，根据初拟施工方案进行施工各阶段温度场分析及温度应力检算。依据结构应力检算结果，决定施工方案( 分层、分块浇筑) ，拟定温度控制指标值，并合理确定应采取的温度控制措施及控制方案。实际施工过程中，根据温度监测结果，不断调整计算取用参数，修正计算模型，并预测后续各施工阶段结构温度场
7、及应力的变化趋势，调整、完善温控方案，从而实现施工的信息化及大体积混凝土的防裂。总体而言，大体积混凝土的施工温度控制主要包含3 项内容: 计算( 预测) 制定温控措施监测; 其工作方法上是一个动态过程: 计算( 预测) 验证( 调整) 计算 ( 预测) 。7 温度控制措施混凝土温度和温度变化对混凝土裂缝是极其敏感的。当混凝土从零应力温度降低到混凝土开裂温度时，混凝土拉应力超过了此时的混凝土极限拉应力。因此，通过应降低混凝土内水化热温度和昆凝土初始温度，减少和避免裂缝风险。人工控制混凝土温度的措施对早期因热原因引起的裂缝作用不明显。因为体内热量迟早是要散发掉的。人工控制混凝土温度需注意的问题是防
8、止过速冷却和超冷，过速冷却不仅会使混凝土温度梯度过大，而且早期的过速超冷会影响水泥胶体体系的水化程度和早期强度，更易产生早期热裂缝。超冷会使混凝土温差过大，引起温差裂缝浇筑时间尽量安排在夜间，最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置，或用湿麻袋覆盖，必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时，可在水平及垂直泵管上加盖草袋并喷冷水。8 温控辅助措施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
9、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。占比例一般为混凝土绝对体积的80%83%，因此在选择骨料时，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。一般来说，可以选用粒径440mm的粗骨料，尽量采用中砂，严格控制砂、石子的含泥量（石子在1%以内，砂在2%以内），控制水灰比在0.6 以下。另外还可以考虑在大体积混凝土中掺加坚实无裂缝、冲洗干净、规格为150300mm的大块石。掺加大块石不仅减少了混凝土总用量
10、，降低了水化热，而且石块本身也吸收了热量，使水化热能进一步降低，对控制裂缝有一定好处。还可以在混凝土中掺缓凝剂，减缓浇筑速度，以利于散热。适当选用高效减水剂和引气剂，这对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用。9 结语大体积混凝土温度裂缝问题是可以通过规范施工得到控制的,在施工过程中,必须严把质量关, 各个环节严格按照相关的要求进行操作, 同时在施工实践中要善于总结经验,不断更新施工工艺,不断提高施工技术水平,结合多种预防处理措施,不断提高混凝土浇筑质量, 满足建筑结构安全稳定等要求。参考文献【1】 方海荣 张维丰，大体积混凝土温度裂缝的施工技术控制，科技资讯，2011 年第16 期【2】 张国彭 齐术京，高层建筑大体积混凝土施工中裂缝的控制，科技信息【3】 栾德龙，高层建筑基础大体积混凝土施工技术及质量控制，科技创新与运用，2012年5月【4】 吴岩，大体积混凝土施工温度控制基本方法，黑龙江交通科技，2011 年第11 期【5】 王建国，大体积混凝土裂缝的产生及其预防措施，工程管理【6】 赵鹏 于涛，大体积混凝土设备基础施工温度控制研究，山西建筑，第38 卷第13 期【7】 赵冰，大体积混凝土的施工控制要点，科技资讯， 2010年第四期
