現澆大體積混凝土溫度裂縫控制策略分析

劉欣興

（臺州市黃巖京都房地產開發有限公司，浙江 臺州 318020）

1 現澆大體積混凝土溫度裂縫產生的原因

混凝土的導熱性很差，傳熱速度很慢，因而在大體積混凝土結構當中水泥凝結的初期，水泥水化放熱量較高并積攢在混凝土內部，導致混凝土內部的溫度可高達50℃～80℃，而外表面上的混凝土直接與大氣接觸，溫度降低，產生冷縮。內部體積膨脹和外部體積收縮會引起一定的制約，混凝土的內部就會產生溫度應力和溫度梯度，表層的混凝土中將會出現很大的拉力，嚴重時甚至產生裂縫。此外，因混凝土各組成材料熱膨脹系數之間的差異，在溫度變化時會產生具有破壞性的內應力，引起混凝土開裂。除水泥水化熱之外，外界溫度的變化和養護工作的不到位也會造成裂縫的產生。想準確預測外界溫度是比較難的，因為可以影響它的因素非常的多，這就造成了外界溫度變化的復雜性，外界溫度變化會使裂縫產生的概率增大。

2 現澆大體積混凝土溫度裂縫的控制策略

2.1 合理選用水泥的品種

大體積混凝土會產生裂縫的主要原因是水泥水化過程中釋放的大量的熱，為了能降低水化熱，可以選用水泥孰料礦物中硅酸三鈣（C3S） 和鋁酸三鈣（C3A） 含量較低的水泥，一般應盡量避免使用水化放熱量大的硅酸鹽水泥（P.Ⅰ和P.Ⅱ） 和普通硅酸鹽水泥（P.O），因此，在能夠滿足設計要求的情況下，可選用水化放熱量低的低熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥和中熱硅酸鹽水泥等。

2.2 選用合適的外加劑

在大體積混凝土拌合時適量添加膨脹劑可使得混凝土在凝結硬化時體積產生膨脹，這樣既可保證混凝土的密實度，同時也使混凝土內部產生一定的擠壓力，可以抵消部分混凝土內部因溫差產生的拉應力，對裂縫的產生起到了一定的預防作用。在混凝土拌合時摻入適量緩凝型的減水劑可以起到降低水泥水化的速度的作用，能有效的延緩水化熱放出的峰值期，使水泥水化熱不至于在反應早期過分集中溢出。復合型高效減水劑在既可滿足要求的前提下大幅度提高混凝土強度，又能夠顯著的降低拌合時水泥的使用量，可以達到降低水化熱的目的。

2.3 在混凝土拌合物中加入摻和料

作為摻和料使用時，粉煤灰可以直接減少大體積混凝土中因水泥水化產生的熱量，減緩混凝土內部溫度升高的速度，從而能夠有效的預防溫度裂縫的生成。優質的粉煤灰需要的用水量較小，不僅有一定的減水能力，降低混凝土中的用水量和水泥粉的用量，而且還可以減少混凝土凝結硬化時體積的收縮。在混凝土中加入磨細的礦渣粉可以等量代替水泥，它的活性相比于來說粉煤灰較高，使用時的摻量也可大于粉煤灰，能夠調節混凝土的多項性能，降低水泥的水化放熱量，提高混凝土強度。

2.4 預先冷卻原材料

采用預冷骨料、冷卻拌合用水、加冰拌合等方法降低混凝土在拌制和運輸中的出罐溫度。對混凝土出罐溫度影響最大的是石和水，在大體積混凝土施工時，可以在粗細集料的料堆上灑水以降低原料放入攪拌機時的溫度，當外界溫度較高時，為防止太陽直射，可在砂石料堆上放置遮陽棚。使用冷卻的設備冷卻拌合用水，并且對水管和水箱進行隔熱和遮陽處理，也可以用冰塊代替部分水，從而抵消部分水泥水化產生的熱量；水泥在進場后須存放一定的時間來降溫，經檢測后使用，控制水泥進入攪拌機的溫度。

2.5 在混凝土中設置水循環冷卻系統

大體積混凝土澆筑后表面溫度升高較慢，內部溫度升高較快，為了控制內外溫差，可對混凝土內部采取主動降溫。當大體積混凝土結構施工時，在混凝土中提前埋置冷卻降溫用的水管，可以在混凝土完成澆筑以后或者正在澆筑時及時流入冷卻水，依靠水管的熱導性，使流動狀態的冷卻水帶走混凝土內部熱量后排出，能夠對降低內外部的溫差起到很大的作用。水循環冷卻管運行時間是在混凝土的初凝之后，甚至在混凝土開始澆筑時就進行，就是為了降低混凝土中水泥水化熱的峰值，降低大體積混凝土的內部溫度，以期減少因水化熱造成的內外部溫差，滿足允許溫差的要求。

2.6 大體積混凝土的澆筑措施

對于達到安全許可的建筑結構工程，可以把大體積的混凝土化整為零來施工，從而可以擴大散熱總面積和減輕整體約束。對于面積較大的混凝土工程，如混凝土的路面、廣場、屋面等工程，可采取每間隔一段距離設置一道伸縮縫或者留置后澆帶以防止混凝土的溫度縫。混凝土澆筑攤鋪時的厚度依振搗器操作深度以及混凝土拌合物的和易性確定。每個層間的分隔時間應盡可能的縮短，層間時長間隔最長盡量不要大于該混凝土初凝的時間，當間隔時間超過了初凝時間時，層面按施工縫操作。在混凝土澆筑過程中會出現表面泌水的現象，為了得到良好澆筑質量，應做到及時清理表面上分泌出來的水分。

2.7 混凝土的養護措施

大體積混凝土在養護時，要加強對濕度和溫度的控制與養護，以實現控制內外溫差的目標，從而加強對混凝土裂縫的控制。在澆筑完畢以后，應按照程序壓實混凝土的表面，以排出多余水分，再對混凝土表面進行保濕，最后把混凝土用塑料薄膜覆蓋嚴實，防止水分過度流失。保溫養護是必不可少的環節，主要是為了通過縮短大體積混凝土的內外溫差來降低混凝土的約束應力，其次是為了使混凝土塊體的降溫速度降低，從而能夠利用混凝土自身的抗拉來提高混凝土的抗裂，以實現防止和控制溫度裂縫產生的目標。