大体积混凝土施工的温度监测及裂缝控制措施探讨

秦瑞峰

摘要：大体积混凝土的裂缝形式很多，其中最常见也是危害最大的当属温度裂缝，因此，如何在施工过程中控制温度裂缝已经成为当前大体积混凝土工程需要重点考虑的问题。所以本文对大体积混凝土施工的温度监测及裂缝控制措施进行探讨。

关键词：大体积混凝土；裂缝；温度监测；控制

一、大体积混凝土的特点

近年来，由于高层建筑的快速发展，其基础多采用了箱基、筏基等大体积混凝土，具有以下几个特点：

1、工程条件复杂

由于大体积混凝土的结构比较复杂，结构断面内配筋较多，整体性要求高，因此也导致了工程条件变的复杂多样化。

2、结构体工程量大

大体积混凝土结构物体积相对庞大，设计强度高，因此混凝土单方水泥用量较多。

3、对裂缝的控制要求高

大体积混凝土多用于坝体、基础等，大多埋置地下，虽然受到外界温度变化的影响小，但对构件所需的要求除了一般的刚度、强度、稳定性外，还有防水性、整体性、抗渗性等有很高的要求，所以提高混凝土的抗渗、抗裂和抗侵蚀性能，从而提高对混凝土裂缝的控制是在大体积混凝土质量控制中的关键所在。

4、水化热散发困难

大体积混凝土体积相对一般的混凝土来说相对庞大，所以在浇筑之后温度提升的幅度比较大，会出现的膨胀量相对较大，而到了后期降温的时候，又会出现幅度比较大的收缩，这样很容易因为温度胀缩的幅度过大、过快，导致混凝土中出现贯穿性的裂缝，从而使大体积混凝土的整體性和抗渗能力等受到严重的影响。所以在一定程度上来说，对大体积混凝土质量的控制就是对其温度裂缝的控制。

二、大体积混凝土裂缝产生的原因

在大体积混凝土施工过程中，裂缝的主要形式分为温度裂缝、干缩裂缝等，其中温度裂缝一般深度更深，如任其发展可能会成为贯穿裂缝，造成钢筋的锈蚀和内部混凝土的碳化等等，因此对结构的危害更严重，因此文章主要以温度裂缝作为讨论对象。

温度裂缝出现的原因主要是温度应力的作用结果，由于混凝土中水泥在水化过程中会释放出大量的热，这些热量在混凝土内部积聚，由于大体积混凝土最小尺寸为1m以上，再加上混凝土本身就是热的不良导体，导致这些积聚的热量不能够及时传递到外表面，从而散发到外界环境中；与此同时，混凝土在浇筑完毕后其外表面由于与外界环境直接接触，使得外表面极易与环境完成热交换，热量散发较快，这样就使得在大体积混凝土外表面的温度远远低于构件内部的温度，形成较大的内外温差，由于热胀冷缩作用，就形成了较大的温度应力，当温度应力超过混凝土本身抗拉强度时，就会在有收缩趋势的外表面形成裂缝，此外，由于拆模造成的温度陡降也会使混凝土内部出现拉应力，从而导致裂缝的产生。

三、大体积混凝土温度的监测

由于大体积混凝土裂缝产生的原因很大程度上受到内外温度差的影响，因此做好内外温度的监测对于制定控制裂缝的措施具有十分重要的参考意义。随着建筑施工信息化的发展，对大体积混凝土结构进行温度监测已经成为施工过程中必不可少的技术手段。在大体积混凝土施工中温度监测系统主要由温度传感器、信号放大器、转换装置以及计算机终端组成，实际工作中由温度传感器采集混凝土内部和外表面以及环境的温度，将数据传送到终端进行分析，建立预警机制，当内外温差过大或者温降速率异常时要及时报警。一般来说，温控的指标应当满足下列要求：（1）混凝土浇筑后在入模温度的基础上温升数值不宜大于50℃；（2）混凝土浇注体的内外温差不宜大于25℃；（3）混凝土浇筑提的降温速率不宜大于2℃；（4）混凝土浇注体外表面与外环境的温差不宜大于20℃。当温度监测不符合以上规定时，就要采取相关措施，以最大程度地防止温度裂缝的产生和发展。

四、大体积混凝土裂缝控制措施

对于大体积混凝土温度裂缝的控制主要是防止温度应力的产生或降低温度应力的作用，因此防治裂缝的主要思路在于控制好各项温度参数，如温升、内外温差、温度降低速率等。

1、控制混凝土入模后的温升

混凝土在浇筑完毕后由于水泥水化热产生的热量是导致混凝土内外温差过大的主要原因，因此控制混凝土入模后的温升对于防止温度裂缝的产生具有至关重要的作用。是实际施工过程中可采取的措施包括：（1）在材料上，优选低水化热的水泥，如矿渣水泥、火山灰水泥等，研究表明，使用相同强度等级的矿渣水泥与硅酸盐水泥相比水化热可降低30%左右；同时，要降低混凝土的入模温度，主要是降低骨料的初始温度，因此对于砂石等骨料应当避免阳光暴晒，在搅拌前应当用冷水冲洗充分降温，也可采取在搅拌混凝土时向搅拌机内添加冰屑的方式来降低混凝土初始温度。（2）在设计时充分考虑和利用混凝土的后期强度，如用f45替代f28作为混凝土的设计强度，可有效减少水泥的用量，从而降低由于水泥水化导致产生的水化热。（3）在混凝土中掺入适宜的掺合料和外加剂，可显著改善混凝土的性能，降低水化热的产生。如掺入适量的粉煤灰来部分替代水泥，或者通过掺入减水剂的方式，可在很大程度上减少水泥的用量，因此有效减少水化热。（4）可通过在大体积混凝土中埋置一定数量的循环水管道的方式，将水泥水化产生的热量通过循环水完成热交换，从而降低混凝土构件内外的温度差。

2、控制混凝土外表面的降温速率

控制大体积混凝土内温度应力，除了控制内部温升外，还可通过延缓外表面的温降速率来实现，主要措施是在混凝土浇筑完毕后对其进行及时的保温保湿养护，常见的有在混凝土表面覆盖草垫、塑料膜、养护液等方式，使混凝土外表面尽量与外界环境隔绝，延缓二者热交换的速率，并在预定养护完毕后的相当长一段时间内继续坚持保温养护，以此来避免温度裂缝的产生以及扩展。

3、改善混凝土构件力学性能

第一，在混凝土结构中，一些应力集中部位如转角处、结构孔洞处以及截面变化处极易成为薄弱环节，在温度应力的作用下极易产生裂缝，因此应当在设计时在这样的部位适当设置缓冲层，合理配置构造钢筋、温度钢筋等，以抵抗温度应力的作用；第二，通过设置后浇带、分段浇筑的方式将超大体积混凝土分割成若干部分，使每一部分充分收缩后再浇筑后浇带，可有效防止裂缝的产生。第三，通过添加微膨胀剂的方式，改善混凝土内部边界条件，抵抗由于混凝土表面收缩。此外，通过采用砂浆裹石工艺以及二次振捣工艺可有效提高混凝土的抗压强度值以及抗拉伸极限值，因此增加大体积混凝土抗裂能力。

结束语：

总之，温度裂缝的存在是混凝土施工中不可避免的普遍现象，大体积混凝土施工中更是如此。但是，我们应该明白裂缝的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力。因此，我们在施工中，应充分认识到裂缝的出现对建筑物的危害性，采取各种有效的措施和合理的处理方法来预防裂缝的出现和发展，不断提高混凝土的浇筑质量，以满足建筑结构安全稳定的要求。

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