大體積混凝土溫控及防裂技術

王靜靜 杜崇磊

(煙建集團有限公司混凝土分公司)

大體積混凝土溫控及防裂技術

王靜靜 杜崇磊

(煙建集團有限公司混凝土分公司)

混凝土結構中，經常會出現由于溫度效應產生的裂縫。大體積混凝土施工中，溫度變形產生的裂縫成為了最常見以及最嚴重的質量通病。

大體積混凝土 溫控 防裂技術

混凝土基礎溫差的控制是人們過去經常關注的問題，對混凝土的后期保護卻沒有引起足夠重視，以致很多混凝土建筑都有不同程度的裂縫出現。隨著科技水平的不斷發展，人們逐漸認識到溫度變化是造成大體積混凝土開裂的關鍵因素。

一、大體積混凝土溫度變形產生的原因分析

大體積混凝土中主要溫度因素是水泥水化熱，其溫升經常會到達30--50攝氏度。水泥水化作用，使混凝土在硬化過程的最初幾天，產生大量的水化熱。然而，導熱不良的混凝土就會對這種熱量進行累積，以致混凝土溫度升高、體積增大。大體積混凝土結構的壁越厚，其中心的水化熱升溫就越大?；炷廖闯浞钟不糠值膹椥阅Ａ吭谏郎貢r很小，壁內累積的壓應力數值較小；混凝土已混凝土本結硬，在降溫收縮時彈性模量特別大，這種收縮就會產生極大的拉應力。澆筑溫度與水化熱溫度共同構成了最高溫度。如果對最高溫度值，沒有采取適當的方法進行控制，沒有對內外溫度差通過恰當的保溫措施進行減少，沒有對溫度應力通過改善約束條件進行減少，就會使大體積混凝土結構出現溫度裂縫，甚至會出現貫穿性裂縫。

外界氣溫變化就會引起混凝土內部溫度變。尤其在大陸性氣候地區或寒冷地區，混凝土溫度變形的最主要因素就是外界溫度變化。很多事例顯示，寒潮期間經常會出現大體積混凝土裂縫。因為氣溫比較低，混凝土短時間內徐變不能充分發揮，同時溫度梯度大，就會形成很大的溫度應力。建筑施工期間，混凝土內部經常會產生很大的拉應力。

水化熱、澆灌溫度以及外界氣溫變化等各種溫度差，以及疊加應力，共同形成了混凝土的內部溫度應力。強迫變形引起了溫度應力，約束力越大，應力就會越大。而混凝土屬于脆性材料，抗拉強度只有抗壓強度的 10%左右，混凝土內部溫度應力大于混凝土抗拉強度時，混凝土自然就會因為溫度變形而產生裂縫。受彎斷面和孔洞四周應力集中的區域、混凝強度最差的地方、溫度變化較大的表面以及應力最大的核心區域是混凝土溫度變形最易發生的地方。

二、避免大體積混凝土出現裂縫的措施分析

（一）配制混凝土的材料分析

1、水泥

水化熱就會引起混凝土內部大的溫差，混凝土內部較大的溫差就會產生溫度裂縫。因此降低混凝土內部溫差以及有效控制水化熱，就能預防溫度裂縫的產生。只有處理好混凝土的主要材料水泥，就能從整體上降低水化熱。低水化熱的水泥就能對水化熱起到很好的控制作用。通過諸多實驗得出，水泥中的主要放熱成分鋁酸三鈣與硅酸三鈣占的比例較大，因此，通過向水泥中加入中熱硅酸鹽、低熱礦渣等有效物質，就能夠對這兩種成分有效的中和，就能降低水泥的水化熱。

2、粉煤灰

硅、鋁氧化物是構成粉煤灰的主要成分。硅鋁氧化物與水泥接觸就會發生二次反應，對材料的活性有很好的增強作用，同時，減少了水泥在混凝土中的含量，進而會有效避免混凝土裂縫的出現。粉煤灰顆粒能夠在二次反應后均勻的分布在混凝土中，有效的改變與完善混凝土的內部結構，進而使混凝土內部的孔隙率減小，對孔結構起到優化作用，就會很大程度的增強混凝土硬化后的性能。因此，實際施工過程中，經常會在混凝土中加入粉煤灰，對混凝土出現裂縫起到很好防治的作用。

3、骨料

粗骨料：粒徑的大小與級配有很大的關系，選擇粒徑較大的骨料就會降低水泥砂漿及水泥的使用量，進而會降低水化熱，就能很好的預防裂縫的形成。細骨料：同樣道理，配制混凝土時，應選用中粗沙。同時，應調整沙子的含泥量，這能夠有效的防止混凝土出現收縮變化，進而防止混凝土產生裂縫。

4、外加劑

混凝泥土中加入適當的減水劑、緩凝劑以及引氣劑等外加劑，也能有效的避免混凝土出現過多的裂縫。其原理是：減水劑對混凝土的融合性有很好的促進作用，進而提高了混凝土的強度，使水灰比降低，水泥含量降低，就能有效防止裂縫的出現。緩凝劑能夠延長混凝土放熱峰值的時間。引氣劑對混凝土的和易性與可泵性具有很好的增強作用，能夠充分發揮混凝土的耐久性，就增強了混凝土的抗裂性。應該注意，添加外加劑的混凝土與基準混凝土的收縮比一定保持在35%左右，必須有效控制外加劑的使用量，防止用量過大，改變混凝土的使用性能。

（二）混凝土施工方式的選擇分析

1、混凝土的拌制與澆筑

施工過程中，混凝土的拌制非常重要，混凝土材料的使用性能會直接受到混凝土拌制效果的影響。因此，施工中要嚴格按照標準對混凝土進行拌制，并有效的控制混凝土出機口坍落度。同時，要調整好混凝土拌合物出機口的溫度，對溫度進行合理控制，可以利用送冷風以及冷卻的方式調節。

運用有效的振搗方式，進行混凝土的澆筑，并合理分布振搗的時間，尤其是泛漿與間距的控制。同時，澆筑工作完成后，要適當的壓實與抹平澆筑表面，能夠很好的控制混凝土的裂縫的產生。另外，使用分層澆筑的方式，能夠使下層混凝土在初凝時內凝結良好，對防止裂縫的產生也有很好的預防效果。

2、混凝土隔熱保護與日常維護分析

大體積混凝土出現裂縫的主要原因是內外溫差大，因此，采取一定的措施對混凝土的溫度控制是澆筑結束后非常重要的工作。通過實施隔熱保護就能促進混凝土表面快速散熱。拆模時，更應注意外部的環境溫度，必須實施有效的表面保護，防止因溫差形成裂縫。

混凝土澆筑施工結束后，一定要采取日常維護措施。對混凝土的表面進行灑水，保持濕潤狀態，就能增加混凝土內部的強度。混凝土澆筑結束12--18小時后，就應對其進行實施保護，維護時間應持續20天以上。

三、建議與結語

（一）建議

1、改善混凝土的約束條件

混凝土結構的約束決定了混凝土應力的大小，分縫間距與約束作用有密切關系。合理的分縫不僅能減輕約束作用，而且也能縮小約束范圍。通暢分縫間距以12--18米為宜。同時，應考慮后澆縫的寬度，以及應滿足同截面鋼筋的搭接比度，一般以1米為宜。應選用膨脹水泥配制后澆縫混凝土，整體結構澆筑40天后，就能進行后澆縫。

2、對結構的鋼筋進行合理搭配

限制裂縫的出現還與合理的配筋有關。合理的配筋能夠減少數目小而寬度大的裂縫，改善數目多而寬度小的裂縫，這樣就減輕了裂縫的程度。構造鋼筋部位不僅要設置在結構表層，而且在結構薄弱部位也要設置。

3、對混凝土一定要加強保溫與養護

為了有效減少混凝土內外溫度差及混凝土表面溫度梯度，防止表面裂縫，無論是常溫還是負溫施工，都必須實施混凝土的保溫措施。常溫保護能夠緩沖混凝土受到大氣溫度變化與雨水侵襲的溫度影響。負溫保護層一定要使用不透氣的材料，才能見效，應根據工程特點、氣溫以及控制混凝土內外溫度差等條件設計負溫保護層。保溫層還有保濕的作用，同樣能夠提高混凝土表面抗裂能力。養護期以不低于一個月為宜，較寒冷的地區應該適當延長。

（二）結語

大體積混凝土結構使用性能，會因裂縫受到很大的影響。只有對大體積混凝土的裂縫做好預防措施，發現裂縫并及時采取措施進行修補調整，才能不使其應用受到影響。

[1]唐祥勝.大體積混凝土裂縫控制與防止措施[D].合肥工業大學,2005.

[2]李樹奇.大體積混凝土防裂技術措施的研究[D].天津大學,2004.

[3]劉琳莉.橋梁大體積混凝土水化熱施工控制研究[D].西南交通大學,2012.

TU75

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1007-6344（2015）02-0114-01