建筑工程大體積混凝土溫度裂縫控制研究

【摘要】大體積混凝土工程裂縫的預防與控制是保證大體積混凝土工程質量的關鍵。本文介紹了大體積混凝土的特點，分析了體積混凝土裂縫產生的原因及影響因素，并提出了相應的控制措施。

【關鍵詞】建筑工程；高層；大體積混凝土；裂縫

隨著我國經濟的快速發展，城市化進程的加快，城市也越來越現代化，建筑工程業也得到快速發展，高層建筑如雨后春筍般拔地而起，高層建筑在城市的建筑中所占的比例越來越多。隨著建筑物高度、體積、厚度等逐漸增加，建筑基礎承受的荷載越來越大，所以大體積混凝土結構被廣泛應用于土木建筑工程中[1]。然而一旦大體積混凝土澆筑處理不好，往往會導致混凝土出現表面裂縫以及貫穿性裂縫等，影響了建筑結構的整體性、耐久性和防水抗滲性。因此，如何防止裂縫的產生和發展是大體積混凝土澆筑施工中的一個重點、難點課題。

1、大體積混凝土澆筑特點分析

大體積混凝土指的是混凝土結構實體最小尺寸應大于2m，或一次澆筑量大于1000m3，并且在澆筑施工過程中要考慮溫度控制等措施。大體積混凝土澆筑結構厚大，混凝土需量大，施工條件復雜，由于建筑施工中所應用的大體積混凝土具有水化熱高、水泥水化熱的釋放比較集中，一般大于25℃極容易發生溫度變形，具有收縮量大和易開裂等特點，是建筑施工技術中不可忽視的重要一環。為了使混凝土結構的整體不受影響，大多采用在大體積混凝土中添加減水劑或者膨脹劑。目前為止，大體積的混凝土多數采用地下現澆，所以整個澆筑工程的條件復雜。

2、大體積混凝土開裂的原因分析

大體積混凝土的裂縫主要是由溫度變形引起的[2，3]。因為混凝土是熱的不良導體，散熱很慢，澆注后，大體積混凝土內部溫度遠較外部高，形成較高的溫差，造成內脹外縮，使外表產生很大拉應力而致開裂，因此，如何減少內外溫差是市控制混凝土開裂的關鍵。在約束條件下，混凝土澆注塊產生的溫差引起的溫度變形超過混凝土的極限拉伸值時，就會出現裂縫，

3、影響大體積混凝土開裂的主要因素

3.1水泥水化熱的影響

水泥在水化過程中產生大量的熱量，是大體積混凝土內部熱量的主要來源。由于大體積混凝土截面厚度大，導熱性能較差，水化熱聚集在結構內部長期不易散失，使混凝土內部的溫度升高，而外表面混凝土經散熱溫度降低，當混凝土內部與表面溫差過大時，就會產生溫度應力和溫度變形。溫度應力溫差成正比，溫差越大，溫度應力越大，當溫度應力超過混凝土內外的約束時，就會產生裂縫。混凝土內部的溫度與混凝土的厚度及水泥用量有關，混凝土越厚，水泥用量越多，內部溫度越高。

3.2外界氣溫變化的影響

大體積混凝土施工階段，往往要受外界氣溫變化的影響。混凝土內部溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結構散熱降溫等各種溫度的疊加。當外界氣溫越高，混凝土的澆筑溫度也越高；外界溫度下降，尤其是驟降，會增加外層混凝土與混凝土內部的溫度梯度，產生溫差和溫差應力，當混凝土的抗拉強度不足以抵抗該溫度應力時，便產生溫度裂縫。因此選擇低溫澆注，就會減少表層混凝土與外界氣溫的溫差，對有效防止大體積混凝土的開裂極為有益。

3.3混凝土的收縮變形

混凝土中多余水分的蒸發，是引起混凝土體積收縮的主要原因之一。混凝土的拌合水中，只有約20%的水分是水泥水化所必需的，其余80%的水要被蒸發。當水分蒸發時，混凝土表面干燥收縮快，中心干燥收縮慢，由于表面的干縮受到中心部位混凝土的約束，就會產生收縮應力而出現裂縫

4、防止大體積混凝土裂縫的施工技術措施

4.1優化混凝土的配合比

在大體積混凝土澆筑施工過程中，關鍵的環節就是混凝土的配合比。要施工好超厚、高強度等級的大體積混凝土，關鍵要有一個先進的混凝土配合比。配合比不僅需要滿足工程設計的強度，還要保證在一定程度上能夠降低混凝土的水熱化。準確的配合比促使混凝土具有良好的可泵性及和和易性，減少了水泥和水的用量。大體積混凝土的配置關鍵是要能夠降低水熱化，因此選擇水泥時要選擇水化熱小，凝結時間較長的，充分利用混凝土的中后期強度，盡可能的減少水泥用量，減少水泥水化產生的熱量，從而控制大體積混凝土的溫度升高，嚴格控制集料的級配及其含泥量，避免因混凝土，含泥量大而增加混凝土的收縮，降低混凝土的抗拉強度致其開裂。

4.2合理使用外加劑

外加劑可以起到分散水泥顆粒、增加和易性的作用，進一步改善可泵性，可減少用水10%左右，緩延混凝土凝結時間。混凝土在配置時，一般會加入一些外加劑，常見的外加劑有高效減水劑、膨脹劑、引氣劑等，但是不同類型、不同劑量的外加劑對于混凝土自縮能力的影響是不同的。通過摻加高效減水劑實現流動度時增大時，高效減水劑能顯著降低自縮值，而不同類型、摻加量不同的高效減水劑在自縮作用上無顯著差異。

4.3合理組織混凝土的施工

混凝土采用應分層澆筑，利用澆筑面散熱，以減少施工中出現裂縫的可能性。混凝土澆筑過程中澆筑速度應放慢和澆筑層厚度應減小，在澆筑次序可以調整的情況下盡量多在夜間澆筑，以降低混凝土澆筑入模溫度。隨著混凝土澆筑的向前推進，振搗器也應跟上，加強對混凝土的振搗。混凝土澆筑過程中應注意要按要求檢測溫度，并應連續進行測溫工作。

4.4變化約束條件

對于約束條件的優化控制，可以通過混凝土澆筑時的分層澆筑，較少混凝土內外的溫度差，加快水化熱的散熱；對于大體積的混凝土基礎，能夠在巖土地基以及混凝土的墊層之間加上一層滑動層，釋放較大的約束力。

4.5加強混凝土的養護

大混凝土養護的關鍵是保持適宜的溫度和濕度。大體積混凝土澆筑后，為了減少升溫階段內外溫差，防止產生表面裂縫，給予適當的潮濕養護條件，以控制混凝土內外溫差，促進混凝土強度的正常發展的同時，防止混凝土裂縫的產生和發展，對混凝土進行保濕和保溫養護是重要的。混凝土的澆筑完成后，要在混凝土的表面加上一層塑料覆蓋膜，并蓋上一定的麻袋，定時定量的澆水，加速熱量的散失。拆模后立即回填或再覆蓋保護，同時預防近期驟冷氣候的影響，防止混凝土早期和中期的裂縫。

參考文獻

[1]尚科，張華源. 淺談建筑工程大體積混凝土澆筑施工技術[J].建材與裝飾， 2014（33）， 54-55.

[2]梁蜜達. 配合比優化設計在大體積混凝土中的應用[J].新型建筑材料， 2008， 37（8）， 14-17.

[3]夏錦紅，黃家駿等. 大體積混凝土溫度裂縫的防控措施[J].河南大學學報（自然科學版）， 2008， 38（4）， 437-440.

作者簡介：程周模（1992-）男，湖北宜昌人，土木工程專業，湖北工程學院本科在讀.

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