大体积混凝土温度裂缝控制

(重庆交通大学 重庆 400074)

一、引言

随着我国经济的的快速腾飞，构筑物的体积都在不断提升，因此大体积混凝土无法避免得应用于桥梁工程、房屋建筑、水利工程、市政工程等方面。

二、大体积混凝土的研究概况

混凝土裂缝一直是在工程中经常出现但是难以控制的现象。裂缝包括外力引起的裂缝和温度裂缝。弯矩外荷载引起的裂缝因为分布规律强，应力分布容易观察，所以国内外对于外力引起的裂缝都又深入的研究。温度裂缝一直各个国家都在研究，可是因为他的成因及特点都难以控制，所以一直是重点研究对象。如今大体积混凝土已经运用到各个方方面面，世界各个国家都想对他进行深入透彻的研究。美国有研究机构207及224专门对各种外力内里对混凝土裂缝的产生进行研究，但是因为工况不同所以对混凝土的伸缩缝以及混凝土中的钢筋含量无法给出准确的要求，都需要工程师对于不同情况进行不同的分析，再根据不同的规范自行采用数据[1]。我们国家在大体积混凝土裂缝方面也进行了深入的研究,王铁梦先生是这方面的代表[2],是第一个系统化的研究大体积混凝土的温度裂缝的先驱[3]，他的著作对于温度裂缝做了细致的研究[4]，从理论到工程实际问题上都做了深入研究和细致的介绍，是最早的实用手册，也是对于温度裂缝的标准之一[5]

三、温度裂缝的产生原因

(一)水化热

水泥硬化产生水化热，水化热使混凝土整体升温，这是水泥硬化时期的一种普遍现象。水泥从泵车或现场拌合后都需不断搅拌保持他的流动性，入模后水泥会硬化，水泥水化一般可达到20℃-30℃甚至更高。规范让我们尽量将混凝土的内外温差控制不超过25℃[6]。水泥入模后，因为水化的关系，水泥会放出大量热量，混凝土整体都会升温，随着时间的推迟，混凝土截面过大，使得内部的产生的热量一直集聚在内部，不容易散发出去，而外部因为可以和空气接触，所以温度下降的很快，这就使得内部的体积膨胀更加严重，会对表面产生膨胀的引力，是表面产生裂缝后期降温阶段，外部与空气接触，所以温度不会有太大的变化，但是混凝土内部散热慢，所以前后的温度梯度会很大。

(二)外界气温

如果外部气温过高，那么水泥入模是的温度就是外界温度，也就相对更高，那么水化产生的热量加上本身入模的热量叠加就会更多，更加难以散热，虽然外界温度相对高，但是混凝土外部依然可以将水化的热量散发出去，所以就会产生内外的温度差，产生温度应力。但是当拆模时，外界温度过低，外部温度下降剧烈，产生内外的温差，再次产生温度梯度，产生温度裂缝，此时需要有保温措施。

(三)约束条件

结构在产生变形时，会受到外界条件阻碍他们的变形,即约束条件[7]。在外界的约束条件下,混凝土结构产生的变形,是温差与温度膨胀系数的乘积,当拉应力超过混凝土极限拉伸值时,就会出现裂缝，经过实验多次验证,多数工程温差在20℃一25℃之间不会开裂[8]

四、温度裂缝控制措施

(一)水泥以及骨料的选择

水泥的选取对于温度的影响很大，首先应该选用在硬化时不会放热太多的的低水化热的水泥，其次在配比时减少水泥的用量。水泥矿物中发热速率最快和发热量最大的是铝酸三钙(C3A)，其他是硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)和铁铝酸四钙(C4AF)[9]。矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥就是性能很优良，不仅对于混凝土的强度有提高的作用同时在大体积混凝土中，他们的水化热都很小。

(二)掺合料和外加剂的选择

分块浇筑时大体积混凝土浇筑时比较适宜的方法，分块浇筑的有点在于可以把大体积的混泥土分成小体积分别浇筑，这样对于热量问题产生裂缝的几率就会大大降低，不过分块浇筑要注意分块之间的缝隙，混凝土是一种整体性材料，如果没处理好，可能会造成应力集中，对耐久性、稳定性破坏非常大[10]。

(三)掺合料和外加剂的选择

掺入掺合料对于混凝土的温度裂缝也有影响。混凝土内部有很多的孔隙孔道，水分蒸发会使内部产生应力，从而产生裂缝。外加剂主要有膨胀剂和减水剂等，膨胀剂是使混凝土硬化时产生膨胀，可以使干缩的体积被充满，减小干缩产生的裂缝，减水剂是减小混凝土的水灰比，可以使混凝土的配合是的水泥用量减少，减少混凝土的裂缝[11]。

(四)降低温度

降低混凝土入模时候的温度非常有必要，入模时温度低了就会让内部的最高温度降低，这样内外的温差就会减小，从而减少温度裂缝。

五、结束语

文中已经详细叙述了混凝土温度裂缝该如何避免，主要是两个方面，第一个方面从温度着手，设计阶段对于大粒径骨料的选择，低水化热的水泥选配，外加剂掺合剂的运用都是从混凝土水化产热的角度去降低水化热。施工阶段运用不同的施工手法，目的也在于混凝土内部更好的散热，减小温度梯度，养护阶段外界温度对于拆模后的混凝土有很大的影响，所以保温是比较好的解决手段。第二个反面是湿度的影响，这个主要是在养护阶段，养护阶段的混凝土容易水分散发，从而影响水化热，所以适当洒水，可以用来控制温度裂缝。第三个方面是约束，约束介绍的比较深奥，就是在混凝土膨胀收缩时外界约束也会有很大的影响。