大體積混凝土溫控防裂的研究

張長富

廈門樹鑫建設集團有限公司（361000）

大體積混凝土溫控防裂的研究

張長富

廈門樹鑫建設集團有限公司（361000）

隨著建筑行業的快速發展，大體積混凝土結構技術在土木工程中也得到了廣泛的應用。大體積混凝土結構技術是一項復雜的、綜合性的技術，裂縫問題是該項技術的關鍵，通常裂縫由外部約束力產生的可能性較小，一般都是由于水泥水化熱引起的溫度應力導致的。這里簡要論述了大體積混凝土裂縫的產生原因，并結合實際案例提出具體的防裂措施。

大體積混凝土；裂縫；防治

0 引言

工業建設中經常會有一些大型設備基礎和工程構筑物的基礎,多有厚度較大的鋼筋混凝土底板，這類大體積混凝土結構，由于外荷載引起裂縫的可能性較小。而由于水泥水化過程中釋放的水化熱引起的溫度變化和混凝土收縮，因而產生的溫度應力和收縮應力，是產生裂縫的主要因素。研究此課題，旨在通過優化設計和施工減少大體積混凝土結構溫度裂縫的產生，提高建筑物的質量及安全性。

1 大體積混凝土溫度裂縫產生的因素

1）混凝土澆筑初期，水泥水化熱產生較大的水化熱，使混凝土溫度上升很快。但由于混凝土表面散熱條件較好，熱量可以向大氣中散發，因而溫度上升較少；而混凝土內部由于散熱條件較差，熱量散發少，因而溫度上升較多，內外形成溫度梯度，形成內約束。結果混凝土內部產生壓應力，面層產生拉應力,當該拉應力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土表面就會產生裂縫。

2）混凝土澆筑數日后，水泥水化熱基本上已經釋放，混凝土從最高溫度逐漸降溫，降溫后的結果引起混凝土收縮，再加上由于混凝土中多余的水分蒸發、碳化等引起體積收縮變化，受到地基和結構邊界條件的約束（外約束）不能自由變形，導致產生溫度應力（拉應力），當該溫度應力超過混凝土的抗拉強度時,則從約束面開始向上開裂形成溫度裂縫。如果該溫度應力足夠大，嚴重時可能會產生貫穿裂縫，破壞了結構的整體性、耐久性和防水性，影響正常使用。

3）混凝土一般選用C30及以上大標號混凝土，且體積較大,水泥產生水化熱較大也不易散發；夏季施工期間，環境溫度較高，各種材料本身溫度較高導致混凝土在澆筑前溫度較高；冬季施工期間,環境溫度較低，混凝土內外溫差大，混凝土降溫過快，溫度控制困難；混凝土體積大，澆筑時間長，工人注意力容易下降，導致振搗、澆筑質量下降。

通過圖來直觀表述幾個因素對混凝土裂縫的影響，如圖1。

圖1 裂縫的影響圖

2 針對以上因素提出的解決方案

1）優化混凝土配合比。選用水化熱低、凝結時間長的水泥，以降低混凝土的溫度；摻加粉煤灰取代一部分水泥以降低水化熱產生的高溫峰值；摻加高效減水劑，以減少水和水泥的用量，延長混凝土達到最高溫度的時間；在保證可泵送的前提下,盡量減少單位體積混凝土的用水量，嚴格控制水灰比。

2）降低砂石料和水泥等材料的溫度，砂石料倉和水泥罐上搭設涼棚，避免太陽直射，隨時用冷水噴淋；拌和用水采用地下水；混凝土運輸車外包裹保溫膜，防止升溫過快。

3 通過實際案例證實解決方法的效果

以水池基礎作為一個實際案例看一下通過采用以上的解決方案將會達到的效果。在混凝土澆筑前我們做了以下工作:

混凝土材料中水泥選用中低熱的水泥品種，降低水泥水化熱值；摻加減水劑木質素硫酸鈣，抵消水和水泥的用力量；摻加粉煤灰，代替部分水泥亦可改善混凝土的可泵性；選用自然連續級配的粗骨料配制混凝土，選擇粒徑較大的可減少用水量。

在水池基礎支模階段,均勻設置6個測溫點，測溫點深入至水池基礎中心以便檢測基礎內溫度。

在水池基礎澆筑前對工人進行崗前指導，特別強調應保證澆筑過程的連續性，振搗充分；若澆筑時間過長，應增派人員進行倒班。

澆筑完成后應采取足夠的養護措施，我們采用的是一層塑料薄膜二層草包澆水養護。

養護過程中，人員每天去現場進行溫度檢測并記錄，隨時調整養護措施。

該工程基礎澆筑完成后,養護措施隨即進行，連續進行11 d的測溫工作,并將測溫結果進行詳細記錄。測溫點位置示意圖，如圖2所示。

圖2 測溫點位置示意圖

下面選取幾個測溫點的詳細測溫記錄結果來作為實例:#測溫點:圖3表示隨著時間的變化1#測溫點處表面及內部的溫度變化,并將溫度記錄匯總，詳見表1。

表1 溫度記錄匯總表

圖3 3#測溫點

4#測溫點:圖4表示隨著時間的變化4#測溫點處表面及內部的溫度變化,并將溫度記錄匯總，詳見表2。

表2 溫度記錄匯總表

圖4 4#測溫點

5#測溫點:圖5表示隨著時間的變化5#測溫點處表面及內部的溫度變化,并將溫度記錄匯總，詳見表3。

圖5 5#測溫點

表3 溫度記錄匯總表

在本基礎施工完畢后經監理檢查驗收，施工質量均符合設計和規范要求。通過該基礎的澆筑案例證實通過一些實際措施能夠對混凝土的溫度裂縫進行有效地控制。

4 小結

大體積混凝土的開裂是目前建筑業普遍面臨的問題，通過以上實際案例和分析可知，大體積混凝土的材料型裂縫主要是由溫度應力和混凝土的收縮引起的，通過精心選擇原材料，采用合理的施工方法，可以有效地防止裂縫的產生。

[1]張克勝.土木建筑工程中大體積混凝土結構的施工技術分析[J].建筑與文化,2012(05).