大體積混凝土施工的溫度裂縫控制分析

劉聯清

摘 要：近年來，我國經濟飛速發展，大體積混凝土施工在土木工程建設中的應用逐漸廣泛，越來越多的橋梁及高層建筑施工都離不開大體積混凝土。在大體積混凝土施工過程中，水泥釋放的水化熱會引起混凝土內部溫度的升高，混凝土會產生明顯的拉應力造成裂縫。文章針對大體積混凝土施工中出現溫度裂縫的原因進行分析，并對溫度裂縫控制措施進行研究，以便相關人員參考借鑒。

關鍵詞：大體積混凝土 溫度裂縫 施工 控制

中圖分類號：TU755 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（c）-0069-02

近年來，工程領域對于大體積混凝土施工中結構裂縫控制方面進行了大量的研究，并取得了較為顯著的成績，在大體積混凝土水化熱產生的溫度以及應力的定性定量分析均有較深入的研究。就我國工程施工現狀而言，目前我國大部分的大體積混凝土工程的設備相對落后，檢測效率與準確率較低，而且對于應力計算方面的計算軟件不夠完善，一般都是依靠施工人員的施工經驗進行溫控方案制定，因此，需要針對大體積混凝土溫度裂縫監測、預測、控制等技術及產品進行研究。

1 大體積混凝土

目前大體積混凝土并沒有統一的定義，各國對于其的定義有所差異。美國混凝土協會僅僅對大體積混凝土進行了定性描述，指出“體積大到必須能夠對水泥的水化熱及其所帶來的體積相應變化采取措施，能盡量減少開裂變形的一類混凝土”。國內對于大體積混凝土的定義主要是基于相關規范，如2009年《大體積混凝土施工規范》及2011年《普通混凝土配合比設計規程》中對于大體積混凝土的定義就有所區別，目前《大體積混凝土施工規范》中對于大體積混凝土的定義為更多的學者所接受，其中指出“混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小于1 m的大體積混凝土”。

2 大體積混凝土施工中的溫度裂縫產生原因

2.1 溫度影響

（1）氣候影響。隨著外界氣溫的升高，混凝土中心結構溫度隨之提高，進而增加混凝土內部的作用力，使得混凝土結構出現開裂現象。按照相關的施工規定要求，大體積混凝土在施工以及澆筑時應當在外部溫度較低時進行，而且需要將混凝土的澆筑溫度控制在28 ℃以內。另外，在大體積混凝土施工過程中，如果遇到惡劣的天氣條件如大風或者強冷空氣等，也會造成混凝土表面溫度迅速下降、混凝土表面開裂。

（2）內部溫差影響。大體積混凝土在溫度變化時，內部的溫度變化不平衡。我們一般將混凝土內部同一點的不同時間的溫度差值定義為內部溫差。大體積混凝土在施工澆筑過程中水泥水化熱主要在表面進行，表面溫度與外界溫度相近，因此與混凝土內部溫度有著明顯的差異，容易導致大體積混凝土受到約束產生溫度應力，造成表面裂縫的出現。

（3）水泥水化熱。大體積混凝土在凝結過程中，水泥水反應會導致混凝土內部溫度的上升，一般的柱梁構件，由于尺寸較小，散熱條件好，水化熱并不會對結構造成很大影響，但大體積混凝土由于構件體積較大，散熱性相對較差，內部的水泥水化熱并不能很快地轉化，造成內外溫差明顯，引起溫度裂縫的產生。

2.2 混凝土自身材料影響

大體積混凝土施工中的溫度裂縫的產生主要是因為內、外溫差的影響，熱量的變化主要是因為內部水泥水化熱導致的，因而混凝土材料本身的性能也會關系到溫度裂縫的產生。比如：混凝土配制中的水泥材料的型號如果應用不當或者使用量不符合配比標準，都會影響混凝土材料本身的應用效果，增加溫度裂縫產生的風險。

2.3 結構構造影響

溫度裂縫的產生與具體的結構構造有著一定的影響。例如：混凝土結構過大過厚，或者結構設計不合理，配筋設定不合理等都有可能造成混凝土施工過程中內部熱量過大或者結構復雜區域較多等缺陷問題，可能會造成溫度裂縫的產生。

2.4 施工處理影響

大體積混凝土在施工處理中的一些不規范的行為也可能會導致溫度裂縫的產生，尤其在澆筑環節，如果澆筑方式不當難以滿足大體積混凝土的施工要求，會導致大量熱能的出現，影響結構穩定性并造成溫度裂縫的出現。

3 大體積混凝土施工的溫度裂縫控制

3.1 材料選擇

要做好混凝土材料的選擇，選擇合適的混凝土材料。對于大體積混凝土而言，由于澆筑特點對于原材料的要求較高，材料應當符合相關標準以保證混凝土施工的高質量。要結合大體積混凝土的結構特點及實際條件，選擇合理科學的水泥品種，以水化熱較低、收縮性較小的水泥為佳；在材料中要充分利用減水劑，也可以利用粉煤灰使得膠凝材料處于適合的量度，還可以節省部分水泥；同時應當選擇合理骨料，最好采用彈性模量較低的骨料及吸水率較小的沙石，將其收縮性控制在最佳水平。

3.2 施工處理

（1）優化施工過程。大體積混凝土出現溫度裂縫的內在原因便是由于混凝土的抗拉性能較差。因而，在施工過程中應當創造均勻密實的環境，在澆筑處理時重點加強溫度控制，減少內外溫差及內部熱量的堆積；控制混凝土的出機溫度即降低石子溫度，在高溫季節施工時應當搭設遮陽棚避免砂石受到太陽直接照射，為了減少混凝土出機到澆筑的溫度差異，一般會針對不同的施工季節采取不同的方式；混凝土的澆筑工作應當連續進行，澆筑過程中嚴格控制混凝土的入模溫度，外界溫度較高時可以采用加蓋草袋噴冷水的方式保證混凝土澆筑溫度最高不超過28 ℃。

（2）加大溫度檢測力度。溫度控制是防止大體積混凝土溫度裂縫產生的關鍵，水泥水化熱與外界氣溫變化是混凝土出現溫度裂縫的主要因素，為了控制裂縫的出現，在混凝土施工澆筑過程中，應當對混凝土溫度進行全面監測，從原材料、混凝土攪拌、入模、澆筑、成型的各個環節進行系統實測，沿垂直方向在混凝土的表面、中部、板底分別設置測溫管，在混凝土升溫階段每2 h測一次，降溫階段每6 h測一次，當內部溫差超過20 ℃時，測溫人員應當及時報告工地負責人，由相關人員依據實際情況采取相應的措施控制溫差。

3.3 降溫處理

可以在大體積混凝土澆筑前，預先在混凝土內部架設冷卻水管，在澆筑完成后通過埋設的冷卻水管進行混凝土結構內部降溫，降溫效果顯著。但由于預埋管線材料一般為鋼材，造價較高，而且施工操作較為復雜，一旦之后預設管線出現滲漏問題將會造成大體積混凝土內部永久性缺陷，影響大體積混凝土的施工質量與使用壽命；也可以采用基坑井點降水及天然雨水作為基礎底板調溫用水，將循環水引入調溫槽并調節水的初始溫度，將溫度適當的調溫水引入降溫池，通過調溫槽與降溫池的水循環控制養護水的溫度，通過循環冷卻提高冷卻水的吸熱能力，避免混凝土內部溫度過高，造成內外溫差產生溫度裂縫。

3.4 結構養護

在大體積混凝土養護階段，需要對混凝土的養護管理足夠重視，使得內外溫差盡可能的減小，尤其是當外界溫度出現較大變化時需要做好混凝土保護控制措施，降低溫度應力出現的可能性，避免溫度裂縫的產生。在養護階段，混凝土表面溫控最為簡單直接的方法便是采用保溫材料對大體積混凝土表面進行覆蓋保溫，使用到的材料主要是草木袋、塑料薄膜、鋼木模板等，對大體積混凝土表面進行保護，降低外界溫度變化對于混凝土結構內外溫差的影響，減少溫度裂縫的產生。

4 結語

隨著施工技術的發展，大體積混凝土在工程施工中的應用范圍將越來越廣，為了提高大體積混凝土的施工質量，需要在施工過程中對于混凝土的材料、溫度、養護等方面進行嚴格控制，應對溫度裂縫進行預防控制，并在施工過程中對結構溫度進行實時監測，及時發現處理問題，針對相應的監測、控制技術也應當進行相應的研究，提高溫度裂縫預防控制技術水平。

參考文獻

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[2] 陶毅，樹如貴.關于大體積砼施工的溫度裂縫控制研究[J].科技創新與應用，2016（5）：260.