大體積混凝土溫度裂縫控制技術應用進展

程寶靈

（中鐵二十局集團第四工程有限公司 山東省青島市 266100）

引言

近些年，我國的經(jīng)濟發(fā)展迅速，城市化進程不斷加快，與此同時，基礎設施的建設也有了快速發(fā)展，而城市的土地資源越來越少，我國的建筑趨向高層化，工程建設的規(guī)模越來越大，也越來越復雜，為了使建筑的安全得到保證，建筑物的基礎底板要大于不上結(jié)構(gòu)的平面尺寸，這些結(jié)構(gòu)由于厚度較大，水化熱多，并且需要較大的現(xiàn)澆工程，就使得混凝土內(nèi)外的溫差較大，這樣很容易有溫度裂縫產(chǎn)生。而溫度裂縫很難完全避免，在建筑工程中，要采取有效措施使裂縫能夠盡量減少。

造成建筑出現(xiàn)大體積混凝土開裂的原因有多種，比如材料、降溫措施及入模的溫度等，具有較強的復雜性，對裂縫進行控制的整個工程比較龐大。混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂會使結(jié)構(gòu)的性能受到影響，并且會影響到建筑的質(zhì)量，因此，要采取有效的措施，加強對技術的研究和應用，對溫度應力進行控制，使混凝土溫度裂縫能夠有效減少。

1 溫度應力與溫度裂縫

在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，溫度應力是導致產(chǎn)生裂縫的重要原因。混凝土溫度應力的時間大約在30d，在早期階段，影響到混凝土的絕熱溫升的因素有兩種，一種是混凝土單位體積中使用的水泥量，另一種是使用的水泥的品種，此外，隨著混凝土的齡期，并按照指數(shù)關系逐漸增加，混凝土齡期不斷增長，這一階段的彈性模量也不斷增高。中期應力階段從早期結(jié)束時開始，并等待冷卻，一直到達到穩(wěn)定溫度，這一階段的混凝土性能越來越穩(wěn)定，并且彈性模量沒有發(fā)生較大變化。晚期應力為最后階段，從中期結(jié)束開始，一直到后期進行使用時為止，這時對溫度應力產(chǎn)生影響的因素也有兩種，一種是外界的氣溫，另一種是水溫的變化。每一階段的溫度應力都是在上一個階段的基礎上，各個階段的溫度應力相加產(chǎn)生的結(jié)果就是產(chǎn)生比較大的拉應力，從而導致溫度裂縫。

各個階段的溫度應力向作用的結(jié)果是產(chǎn)生溫度裂縫。而混凝土的材料不夠堅固，比較脆，抗拉的強度比較低，也不具有較好的拉伸能力，在進行短期加載時，極限拉伸變形會更小，因此，大體積混凝土結(jié)構(gòu)設計中一般不需要有拉應力出現(xiàn)，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)中也沒有鋼筋，即使有鋼筋，也是在孔洞處，或者在表面，鋼筋非常少，如果有拉應力出現(xiàn)，只能由混凝土自身承受，使用的脆性混凝土一般不具有較好的抗拉性，這就很容易有裂縫產(chǎn)生。混凝土結(jié)構(gòu)開裂既會使結(jié)構(gòu)的外觀受到影響，還會導致強度降低，鋼筋銹蝕等，使結(jié)構(gòu)的耐久性縮短，其正常使用受到影響，因此，要重視溫度應力導致的溫度裂縫問題，使混凝土開裂能夠得到減少。

2 控制大體積混凝土溫度裂縫需要考慮的因素

2.1 環(huán)境因素

進行混凝土溫度裂縫控制中的一個重要因素就是入模溫度控制，溫度升高的基礎就是入模溫度，混凝土內(nèi)部的溫度與入模溫度成正比，因此，要有效的控制入模溫度。對入模溫度進行控制，要從攪拌站開始，使原材料的溫度降低能夠使入模溫度得到減少。在溫度比較高的時候?qū)Υ篌w積混凝土進行澆筑，重要的就是對原材料的溫度進行控制，以使入模的溫度降低。通常，國外在控制入模溫度方面比較嚴格，一些工程為了使入模溫度降低，采用冰水對混凝土進行拌制的方法，而國內(nèi)還不具有相應的條件，采取的方法為減少原材料的溫度。

2.2 配合比的設計因素

水泥的用量影響到溫度裂縫，為了使水泥的用量能夠減少，可以在使用中、低水化熱水泥的基礎上，并對一些礦渣粉及粉煤灰進行摻加，對溫度裂縫進行較好的控制。如果一些地區(qū)沒有摻加礦渣粉的條件，一般采取單摻配制的技術，但是這一技術使用的水泥比較多，會增加混凝土的溫升。近些年來，我國的許多地區(qū)都具備了進行雙摻的技術條件，對礦渣粉及粉煤灰都進行摻加，能夠有效減小大體積混凝土澆筑的溫升。減水劑在混凝土的配合比中起著重要作用，選擇的外加劑起著關鍵的作用，要控制好配合比，選擇合適的外加劑。

2.3 結(jié)構(gòu)后期的強度選擇

在使施工的結(jié)構(gòu)強度需求得到滿足的基礎上，基礎大體積混凝土，以及高強度等級的混凝土的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可以采用齡期較長的混凝土強度，以對摻和的礦物量的量進行控制，減少水泥的用量，從而實現(xiàn)混凝土的水化溫升降低，并對裂縫進行有效的控制。在混凝土施工技術不斷發(fā)展的情形下，國外為了使混凝土使用的水泥量能夠減少，而對具有較高強度的柱、墻混凝土采取混凝土后期強度。對于后期強度的齡期，國內(nèi)采用的一般為60d或者90d，國外一般采取的是56d。

3 溫度裂縫控制的方法

3.1 材料控制方法

導致產(chǎn)生大體積混凝土溫度裂縫的因素有多種，要對產(chǎn)生裂縫的具體原因進行分析，然后以此為依據(jù)采取相應的措施對裂縫進行控制。首先，要考慮材料方法的因素，通過以上的分可知，溫度應力過大是導致大多數(shù)溫度裂縫的原因，為水泥水化熱是導致溫度應力的因素，因此，在材料控制方面的具體措施主要有以下幾點：①選用水泥時要具有合理性，選用中（低）水化熱的水泥，以使混凝土的溫度峰值降低；②將一些混合材料添加在混凝土中，保證添加的合理，以使水泥使用的量能夠減少，使混凝土的絕熱溫升能夠降低；③將緩凝劑或者高效減水劑加入到混凝土材料中，使在對混凝土進行拌合使能夠減少用水量，也使水泥的用量能夠減少；四是選擇的骨料要具有較好的質(zhì)量。

3.2 水管冷卻法

由于使用大量水泥，在水泥水化時會匯集大量熱量，從而大幅度增加混凝土內(nèi)部的溫度，而混凝土不能夠進行導熱，降溫也比較慢，因此，為了能夠保證工程進度，在控制大體積混凝土溫度時經(jīng)常采用冷卻水管法，也就是將一些水管提前埋在混凝土中，水管需是網(wǎng)狀，然后管中會有冷水循環(huán)流動，可以對此進行利用使混凝土內(nèi)部的穩(wěn)定降低。

3.3 跳倉施工技術

我國的裂縫控制專家王鐵夢教授在抗與放原則的基礎上提出了跳倉法，即對大體積混凝土的施工面進行劃分，然后進行分層澆筑，分塊施工。將溫度應力釋放較短的時間，然后將若干個小塊連起來，形成一個整體，以增強混凝土自身的抗拉強度，從而對下一個階段產(chǎn)生的混凝土溫度應力進行抵抗。近些年，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，一般在地下室底板等對跳倉法應用的比較廣泛。

3.4 循環(huán)蓄水控制法

循環(huán)蓄水控制法主要針對的是大體積混凝土基礎底板施工產(chǎn)生的溫度裂縫，由多種部分組成，包括管井降水井、循環(huán)水管道等。基礎底板調(diào)溫養(yǎng)護的用水就不用使用專門用水，可以利用基坑井點降水以及收集起來的天然雨水，將其引入到調(diào)溫槽內(nèi)，然后對養(yǎng)護水的初始溫度進行調(diào)節(jié)，養(yǎng)護水的溫度調(diào)節(jié)好之后，將其引入到基礎底板混凝土表面的降溫池，對養(yǎng)護水的溫度和深度進行控制。使用這種方法，能夠通過在大體積混凝土表面進行合理的循環(huán)蓄水，以對混凝土表面的溫差進行控制，并且對混凝土進行養(yǎng)護，并且實現(xiàn)水資源的充分合理的利用，避免了水資源的浪費，有利于生態(tài)環(huán)境的保護。

3.5 設置永久變形縫

建筑物受到的影響因素比較多，比如地基存在不均勻沉降，溫度應力以及地震的作用等，都會對建筑物造成不良影響，因此，為了使這些因素對建筑物造成的不良影響降低，就應開始建設建筑物前，提前斷開即將要變形的敏感部位的結(jié)構(gòu)，將一定的變形縫留出來，使各個建筑物間能夠保證有足夠的寬度，并且保證建筑物在變形的過程中降低被破壞的可能性。大體積混凝土地下室設置永久的變形縫，通常需要整個結(jié)構(gòu)體系在設縫處完全脫開，尤其是高層與裙房間，要徹底的脫開，避免各自發(fā)生沉降，而影響到整體的結(jié)構(gòu)，導致產(chǎn)生變形。由于地下室是在土中，并且埋的比較深，設計變形縫的構(gòu)造的關鍵在于保證防水以及防潮，因此，在實際的過程中，地下室變形縫一般有兩種構(gòu)造，一種是止水帶內(nèi)埋構(gòu)造，一種是可卸式構(gòu)造。

4 結(jié)語

大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生主要由于溫度應力的作用，在控制溫度裂縫時，需要進行全面考慮，包括環(huán)境、配合比的設計以及結(jié)構(gòu)后期選擇的強度等，選擇合適的溫度裂縫控制方法，比如材料控制方法、水管冷卻法、跳倉施工技術、循環(huán)蓄水控制法以及設置永久的變形縫，等，依據(jù)實際的情況選擇合適的技術，推動大體積混凝土溫度裂縫控制技術的應用。