混凝土溫度裂縫的產生及控制分析

褚恩陽

（海寧嘉業建設有限公司，浙江 海寧 314400）

隨著我國經濟的發展，工程建設規模的不斷擴大，大體積混凝土和薄壁結構混凝土在各種工程建設中的應用越來越廣泛，特別是南水北調中線工程，要建設大量的渡槽和倒虹吸，薄壁結構混凝土和大體積混凝土結構得到了廣泛的應用。而在這些工程中，混凝土裂縫問題日顯突出，并成為具有相當普遍性的問題。裂縫作為長期困擾大體積混凝土和薄壁結構混凝土的主要難題，涉及到原材料、設計、施工和管理等多方面的因素，如若不采取有效方法加以控制，勢必會影響到建筑物的使用壽命和安全運行，故參建各方必須對混凝土裂縫問題加以足夠的重視，減少或避免混凝土裂縫的產生。

1 裂縫的種類

混凝土裂縫按類別分主要有以下幾大類：溫度裂縫，外部荷載裂縫，化學反應裂縫等。

2 溫度裂縫的控制和防止溫度裂縫的產生

2.1 溫度裂縫的產生

為了防治混凝土溫度裂縫，減輕溫度應力，須從從以下幾個方面考慮。

2.2 材料質量控制

2.2.1 水泥：使用水化熱較低的水泥以及盡量降低單位水泥用量；水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結構斷面較厚，表面系數相對較小，所以水泥發生的熱量聚集在結構內部不易散失。這樣混凝土內部的水化熱無法及時散發出去，以至于越積越高，使內外溫差增大。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關，并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結構表面可以自然散熱，普通混凝土內部的最高溫度，多數發生在澆筑后的最初3～7天。

2.2.2 摻合料和外加劑：在混凝土中摻入水泥用量0.25%的減水劑，可同時減少10%的水泥用量，從而降低水化熱的產生；在混凝土中摻入粉煤灰，不僅可代替水泥用量，而且可大大改善混凝土的可泵性和工作性，從而降低水化熱的產生；在混凝土中摻入膨脹劑，混凝土在硬化過程中產生體積膨脹，可以部分或全部補償硬化過程 中冷縮和干縮，減免混凝土的開裂。

2.2.3 粗細骨料：在鋼筋間距和泵車輸送管的允許下，盡量選用粒徑大的骨料，一般中、粗砂比使用細砂每平方米混凝土減少用水量20～25Kg左右，水泥相應也減少28～35Kg,從而降低混凝土的干縮，條件允許的情況下，可以采用設計毛石大體積混凝土基礎。

2.2.4 石子級配：石子級配對節約水泥及保證具有良好的和易性關系很大,大體積混凝土宜采用連續級配。

2.2.5 水：水源對大體積混凝土的影響主要是在攪拌溫度控制上，大體積混凝土攪拌時必要時采用冰水混合攪拌，以降低混凝土入模溫度。

2.3混凝土澆筑溫度控制

裝配式建筑也稱建筑工業化[1]，具有施工速度快、施工受天氣影響小、建筑垃圾少、減少人工和模板、質量更加可靠等優點，因現場濕作業少，更加綠色環保。裝配式建筑在日本和歐美地區較為流行，在我國還處于起步階段。國家住建部出臺了《建筑產業現代化發展綱要》，大力鼓勵發展裝配式建筑，計劃裝配式建筑占新建建筑的比例達50%以上(到2025年)。裝配式建筑已然成為了所有民用和工業建筑的發展趨勢。

2.3.1 生產混凝土時，根據季節不同，須采用不同措施，提高或降低混凝土溫度。例如在夏季可采用冰水拌合，給骨料搭設遮陽棚等措施，降低混凝土出機口溫度；冬季可采用熱水及給骨料搭設保溫棚等措施提高混凝土出機口溫度。

盡量選擇較適宜的氣溫澆筑混凝土，避開不利天氣澆筑混凝土，對運輸工具如具備條件也應采取保溫設施，以降低氣候原因混凝土拌合物的影響。

2.3.2 在薄壁結構混凝土中埋設冷卻水管，澆筑完成后，使用冷卻水循環來降低混凝土內部溫度。

2.3.3 設定合理拆模時間，拆模后及時對混凝土表面用養護劑或混凝土養護膜，及時覆蓋保溫被等。

2.3.4 改善混凝土約束條件，對大體積混凝土進行分割，設定合理且便于施工的施工縫，使混凝土溫度有足夠時間，交錯釋放水化熱。

2.3.5 加強混凝土養護，常見的混凝土裂縫，大部分均是由不同深度的表面裂縫所引起的，其產生的主要原因是混凝土內外溫差過大或氣溫驟降。所以，混凝土的保溫對防止混凝土表面早期裂縫非常重要。

混凝土的養護，主要目的在于混凝土養護期內保持適宜的溫濕條件，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。另一方面使水泥水化作用順利進行，以期在一定時間內達到設計強度和設計的抗裂能力。適宜的溫度、濕度條件是相互關聯的。

3 加強混凝土澆筑后的溫度監測

3.1 混凝土澆筑溫度的監測

監測混凝土澆筑時的溫度，保證澆筑溫度不要超過控制標準，以便控制混凝土澆筑后的溫度升高峰值。同時也包括對混凝土攪拌、運輸過程中溫度的監測和混凝土原材料溫度的監測。

3.2 養護過程中的溫度監測

一般監測澆筑后大體積混凝土內部（中部、表面、底部）的溫度和環境氣溫的變化情況，用來控制混凝土溫度和氣溫溫差（溫差控制在25℃內）,也可用來進一步計算混凝土中的溫度應力，確定混凝土的抗拉強度是否大于此時混凝土中產生的拉應力，保證對裂縫的控制。這些監測結果能及時反饋現場大體積混凝土澆筑塊內溫度變化的實際情況，以及所采用的施工技術措施的效果，為施工現場及時有效的采取措施應對溫差變化。

4 合理優化施工工藝

4.1 采取二次投料法，二次振搗法，澆筑后及時排除表面泌水，以提高混凝土強度，提高混凝土極限拉伸強度。

4.2 在混凝土結構內部設置必要的溫度配筋，在結構突然變化、轉折等部位，例如底板與墻轉折處、孔洞轉角及周邊部位，增加斜向構造配筋，以改善應力集中。

4.3 加強混凝土的早期養護，提高早期相應齡期的抗拉強度和彈性模量。

5 混凝土建筑物基礎不均勻致使混凝土產生裂縫

設計初期，要仔細了解建筑物基礎情況，避免建筑物基礎處于地質變化較大的地段。必要時，要采取基礎換填等措施，降低因地質原因對混凝土建筑物影響產生裂縫。

地基過大不均勻沉降產生過寬裂縫時,進行建筑物在使用階段的沉降驗算可以防止這些裂縫的出現,對已出現這類裂縫的結構,要采用地基基礎的防治措施對地基基礎妥善處理后,再采用建筑結構的加固措施來解決。

大體積混凝土剛度較大，一般沒有強度的問題，但由于它往往屬于地下隱蔽工程，裂縫的存在將嚴重影響其正常使用，其中溫度裂縫是施工過程中產生的主要裂縫。由于混凝土本身的特性，大體積混凝土溫度裂縫是不可避免的，但是，裂縫是可以控制的，只要針對混凝土的生產、施工、養護等不階段采取相應的控制措施，從各個方面入手進行有效的控制，就能減少溫度裂縫的產生及發展，提高大體積的質量。

[1]羅瑞敏，孫巖.混凝土的溫度應力與溫度裂縫探討[J].黑龍江交通科技，2005.10.30.