建筑工程大體積混凝土溫度裂縫控制研究

摘 要：大體積混凝土在澆筑過程中容易因水化作用產(chǎn)生大量的熱量，如果不能及時釋放內(nèi)部熱量或者溫度分布不均勻，就很可能因內(nèi)外溫差過大引發(fā)溫度裂縫問題。提升內(nèi)外溫差的控制力度可降低施工中大體積混凝土裂縫的發(fā)生概率，采取有效措施降溫并控制混凝土的收縮，堅(jiān)持預(yù)防為主的原則，對原材料、施工工藝、養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行嚴(yán)格控制。

關(guān)鍵詞：建筑工程;大體積混凝土;溫度裂縫;控制措施

1大體積混凝土溫度裂縫的類型及成因

1.1大體積混凝土溫度裂縫的類型

（1）干縮裂縫。網(wǎng)狀裂縫和平行線狀淺細(xì)裂縫是大體積混凝土干縮裂縫的特征，一般裂縫寬度在0.05～0.20mm，這種類型的裂縫在大體積混凝土平面中比較常見。大體積混凝土施工過程中水泥的用量和水灰比是導(dǎo)致干縮裂縫的原因，混凝土澆筑后水分蒸發(fā)就會形成干縮裂縫。干縮裂縫首先會導(dǎo)致大體積混凝土的抗?jié)B性下降，然后影響大體積混凝土的使用耐久性，最后造成大體積混凝土的承載力下降。（2）溫度裂縫。混凝土內(nèi)外溫度差距導(dǎo)致大體積混凝土產(chǎn)生的裂縫主要為溫度裂縫，溫度裂縫發(fā)生在表面或者結(jié)構(gòu)中都是有可能的，并且裂縫的寬度也不盡相同。一般來說，冬季溫差導(dǎo)致的裂縫寬度比較大，夏季溫差導(dǎo)致的裂縫寬度比較小。溫度裂縫的寬度有大有小，其裂縫的走向也沒有規(guī)律，橫豎交錯的裂縫都是常見的。（3）沉陷裂縫。大體積混凝土沉陷裂縫是結(jié)構(gòu)基地導(dǎo)致的，地基回填土和土質(zhì)疏松會導(dǎo)致混凝土沉陷，最后混凝土模板支撐間距比較大導(dǎo)致沉降裂縫的發(fā)生。冬季混凝土化凍之后是沉陷裂縫發(fā)生的常見時期，沉陷裂縫一般表現(xiàn)為貫穿型，裂縫走向和沉陷的方向有直接關(guān)系，如果沉陷比較嚴(yán)重會導(dǎo)致裂縫錯位。（4）塑性收縮裂縫。大體積混凝土塑性收縮裂縫會對混凝土的性能和使用壽命造成影響，一般來說，塑性收縮裂縫主要發(fā)生在天氣炎熱或者風(fēng)力較強(qiáng)的天氣狀況。塑性收縮裂縫表現(xiàn)為不連貫、長短不一致、中間寬兩端細(xì)，主要發(fā)生在混凝土表面。

1.2 大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的原因

（1）約束作用。大體積混凝土澆筑完成之后結(jié)構(gòu)不同會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部發(fā)生約束作用，最后產(chǎn)生溫度裂縫，因此混凝土澆筑過程中保持結(jié)構(gòu)均勻非常重要。（2）水化熱。大體積混凝土澆筑完成之后外部熱量散失比較快，內(nèi)部由于混凝土導(dǎo)熱性差的原因使熱量散失比較慢，而大體積混凝土需要使用大量的水泥，混凝土內(nèi)部水含量比較大，在混凝土內(nèi)部熱量散失困難的情況下水溫會升高，最后因混凝土內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生溫度裂縫。（3）收縮變形。大體積混凝土發(fā)生收縮變形之前凝固體內(nèi)部大密度固體顆粒會發(fā)生下沉現(xiàn)象，而水與顆粒相反向上沁到混凝土外表面，在混凝土粗骨料和鋼筋下方形成水囊，最后混凝土體積收縮產(chǎn)生應(yīng)力變形出現(xiàn)溫度裂縫。

2建筑工程大體積混凝土溫度裂縫防治措施

2.1合理選擇水泥的品種

為了降低水化熱是控制溫度裂縫的有效措施，在實(shí)際工程中可以選擇水化熱較低的水泥。硅酸鹽水泥（P.Ⅰ和P.Ⅱ）和普通硅酸鹽水泥（P.O）的水化熱較高，水泥中的硅酸三鈣（C3S）和鋁酸三鈣（C3A）含量偏多可降低水泥的水化熱，所以，在滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上可以盡量選擇水化熱較低的水泥。

2.2選用合適的外加劑

適量的膨脹劑可以降低大體積混凝土在凝結(jié)硬化過程中的體積膨脹度，同時提升混凝土的密實(shí)度，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的擠壓力能夠抵消部分由溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力，對大體積混凝土的溫度裂縫能夠起到預(yù)防作用。緩凝型減水劑能夠減緩大體積混凝土在澆筑過程中的水泥水熱化速度，有效延緩水化熱釋放的峰值期，避免大體積混凝土集中溢出。復(fù)合型高效減水劑能夠大幅度提高混凝土強(qiáng)度，減少拌和水泥的使用量，實(shí)現(xiàn)降低水化熱的目的。

2.3在混凝土拌合物中加入摻和料

優(yōu)質(zhì)粉煤灰的需水量不高，減水能力較強(qiáng)，可以較好地控制混凝土的用水量，同時降低在混凝土凝結(jié)硬化過程中的體積收縮度和收縮速率。在混凝土的配置過程中適當(dāng)摻入礦渣粉可以節(jié)省水泥使用量，礦渣粉比粉煤灰的活性更高，摻加礦渣粉可實(shí)現(xiàn)混凝土多項(xiàng)技術(shù)性能的調(diào)節(jié)作用，同時也能對水化熱量和混凝土強(qiáng)度進(jìn)行有效控制。

2.4預(yù)先冷卻原材料

可以采用加冰拌和、冷卻拌和用水、預(yù)冷骨料等方式降低混凝土拌制和運(yùn)輸?shù)膬逌囟取Ｊ虾退怯绊懟炷羶逌囟鹊闹饕蛩兀谑┕み^程中可以通過灑水的方式降低水泥粗細(xì)集料的溫度。如果施工所在地的氣溫較高，可以搭建遮陽棚避免因直曬使砂石料的溫度過高，從而降低混凝土拌和的溫度。為了進(jìn)一步降低水泥水化反應(yīng)的熱量，還可以根據(jù)實(shí)際需求使用隔熱、遮陽設(shè)備，使用冷卻設(shè)備將拌和用水冷卻后再用于拌和。水泥檢測合格后，可以先在陰涼處放置一段時間，溫度降低后再用于施工作業(yè)。

2.5在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置水循環(huán)冷卻系統(tǒng)

大體積混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫度差異，會隨著體積增大而增大，且表面溫度變化較明顯，在澆筑過程中內(nèi)部溫度會快速升高，加劇內(nèi)部和外部溫度的差異性。想要防止產(chǎn)生溫度裂縫就要及時釋散內(nèi)部熱量降低混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差。在施工中，可以將冷卻降溫用的水管埋設(shè)在混凝土中，在澆筑過程中或者完成澆筑后注入冷水降低結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度，實(shí)現(xiàn)釋放內(nèi)部熱量，縮小內(nèi)外溫差的目的。在混凝土初凝后或者開始澆筑時都可以使用水循環(huán)冷卻的方法控制內(nèi)部溫度，將大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度降低，從而減小結(jié)構(gòu)內(nèi)外的溫差，將溫差控制在合理的范圍內(nèi)。

2.6大體積混凝土的澆筑措施

可以采用分層澆筑、推移式連續(xù)澆筑、分塊澆筑等多種方式實(shí)施大體積混凝土的澆筑作業(yè)，通過適當(dāng)?shù)姆椒皶r散發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的熱量。對于廣場、屋面、路面等面積較大的混凝土工程，為了避免產(chǎn)生溫度裂縫可以設(shè)置伸縮縫或者后澆帶，注意控制伸縮縫或后澆帶的間距。采用分層澆筑或者分塊澆筑的方式進(jìn)行分步澆筑，不但能夠降低施工作業(yè)的難度，還能避免一次性澆筑體積過大的混凝土結(jié)構(gòu)使內(nèi)部熱量大量聚集。如果選擇分層、分塊等澆筑方式，需注意做好混凝土的振搗工作，確定拌合物的和易性，提高混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性，盡量縮短每兩個澆筑層之間的工作準(zhǔn)備時間，避免因時間過長影響兩層混凝土的融合，一定要在前一層混凝土初凝結(jié)束前進(jìn)行后一層的澆筑工作。泌水是大體積混凝土澆筑的常見問題，在澆筑過程中，發(fā)現(xiàn)泌水應(yīng)及時清理干凈，避免泌水影響大體積混凝土結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。

2.7混凝土的養(yǎng)護(hù)措施

養(yǎng)護(hù)也是大體積混凝土溫度裂縫控制的關(guān)鍵。溫度和濕度是養(yǎng)護(hù)需重點(diǎn)關(guān)注的兩個技術(shù)參數(shù)，通過養(yǎng)護(hù)可以實(shí)現(xiàn)對混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差的有效控制，降低混凝土溫度裂縫的發(fā)生概率。完成澆筑作業(yè)后，需要嚴(yán)格實(shí)施規(guī)定的操作排出混凝土表面多余的水分，然后對混凝土表面進(jìn)行保濕處理，最后用薄膜覆蓋混凝土避免流失過多的水分。除了保濕，還要做好保溫養(yǎng)護(hù)。合理的保溫措施能夠降低大體積混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差，避免溫差過大增加內(nèi)部的約束應(yīng)力，同時還能夠減緩混凝土塊體的降溫速度，利用混凝土的抗拉性提升混凝土的抗裂能力，實(shí)現(xiàn)溫度裂縫預(yù)防的目的。

3結(jié)語

目前建筑工程的建設(shè)規(guī)模不斷增大，大體積混凝土結(jié)構(gòu)憑借整體性好、穩(wěn)定性高等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于各項(xiàng)工程的建設(shè)。對大體積混凝土常見的溫度裂縫問題進(jìn)行分析，可以從各個方面進(jìn)行技術(shù)和工藝的優(yōu)化和改進(jìn)，提升混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，降低結(jié)構(gòu)體的內(nèi)外溫差，優(yōu)化大體積混凝土結(jié)構(gòu)的性能，提高結(jié)構(gòu)的完整性和可靠性，進(jìn)而推動該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

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作者簡介：

丁樹奇，男，河北省承德市人，研究方向：建筑工程