大体积混凝土温度裂缝及其控制技术

张宗林

七冶海百合建设有限责任公司 贵州安顺 561300

新时期，社会主义市场经济的快速运行促进了我国建筑业的技术创新。新的大体积混凝土施工技术已逐步应用于现代施工环节。然而，值得注意的是，浇注过程中的温度控制困难和频繁的墙体开裂严重威胁着建筑居民的生命和财产安全，应该在建筑领域受到高度重视[1]。

1 温度应力的定义

到目前为止，大体积混凝土还没有统一的定义。美国混凝土学会( ACI )、日本建筑学会和大体积混凝土建筑规范( GB 50496- 2009)都根据自己的研究成果对其进行了定义，然而，由于侧重点不同，定义并不十分全面。仅仅通过使用混凝土的几何尺寸以及通过使用混凝土内部温度和环境温度之间的差异达到某一特定值来定义大体积混凝土并不严格。因此，从几何尺寸、温差引起的温度应力和裂缝控制措施三个方面来看，这一定义更加全面。也就是说，大体积混凝土结构是现场浇筑的大几何尺寸混凝土结构，并采取相应的技术措施来处理温差和解决温度应力，从而将混凝土结构的开裂降至最低。

从以上对大体积混凝土定义的描述可以看出，在大体积混凝土结构中，裂缝主要与温度应力有关。混凝土温度应力通常约为30天。这个阶段混凝土的绝热温升与每单位体积混凝土使用的水泥量和使用的水泥类型有关，并且随着混凝土的老化呈指数增长。这个阶段的弹性模量随着混凝土的老化而逐渐增加。中期应力是从早期阶段结束直到混凝土冷却到稳定的温度。在这个阶段，混凝土性能趋于稳定，弹性模量变化不大。后期压力是从中期结束到后期使用结束。此时，温度应力主要由外部空气温度和水温的变化引起。每个阶段的上述温度应力是该阶段产生的温度应力和前一阶段残余应力叠加的结果。由于温度应力的总和，产生了大的拉伸应力，温度裂纹开始出现.

2 大体积混凝土温度裂缝成因

2.1 设计因素

设计因素引起的大体积混凝土温度裂缝尤为严重。也就是说，在温度的影响下，大体积混凝土具有应力集中，并通过内部结构的作用诱发结构裂缝。同时，钢筋数量不合理，例如，过多或过少都会影响混凝土结构，导致结构开裂。如果我们想从根本上避免这类问题的发生，我们应该全面考虑混凝土构件的变形和收缩问题。只有结合科学合理的设计程序，我们才能有效避免温度裂缝的发生。在这个过程中，混凝土等级超过标准也是导致温度裂缝的主要原因，究其根本为大体积混凝土结构内灰量过大，和预期比例间存在偏差[2]。

2.2 施工因素的影响

（1）施工方案及工艺的影响。大体积混凝土结构体的长度对裂缝有很大影响，因为温度应力的大小与浇筑时混凝土块的长度有关，如果结构越长，就越容易产生裂缝。

（2）入模温度的影响。模具温度越高，混凝土的峰值温度将不可避免地越高。例如，在工程实践中，在高温季节，大体积混凝土浇筑中经常使用骨料预冷法和冰拌法。目的是降低浇筑温度，从而控制混凝土的最高温升。

（3）混凝土的早期养护。在新浇混凝土中，含水量足以满足水泥水化反应的需要，并且有大量剩余。如果浇筑后不进行养护，混凝土表面附近的水分会由于蒸发而迅速流失，这不仅会影响混凝土强度的发展，还会导致收缩裂缝。此时，通过养护，混凝土表面可以一直保持湿润，从而确保水泥充分水合，并不断提高混凝土表面的抗拉强度。

3 大体积混凝土施工的温度裂缝控制

3.1 材料选择

要做好混凝土材料的选择，选择合适的混凝土材料。对于大体积混凝土，由于对原材料的浇筑特性要求很高，材料应符合相关标准，以确保混凝土施工的高质量。根据大体积混凝土的结构特点和实际情况，有必要选择合理、科学的水泥品种，优选低水化热、低收缩的水泥。有必要充分利用材料中的减水剂。也可以使用粉煤灰以合适的方式制造水泥材料，并节省一些水泥；同时应当选择合理骨料，最好采用弹性模量较低的骨料及吸水率较小的沙石，将其收缩性控制在最佳水平。

3.2 降温处理

水管嵌入混凝土中。当浇注大体积混凝土时，通过冷水进出可以有效降低混凝土内部的温度。冷却水管通常由钢管、铝管、聚乙烯塑料管和其他耐热耐腐蚀材料制成。建设单位应根据实际情况选择合适的冷却水管。混凝土浇筑前，为了防止事故的发生，应先进行水压试验。在进入下一个过程之前，管道应显示良好的密封和流畅的水流。大体积混凝土对温度很敏感，混凝土浇筑之后要密切关注混凝土温度变化情况，将混凝土实际温度控制在合理范围之内。冷却水在混凝土浇筑至水管高程后立即循环，混凝土内外温差控制在25℃内，水温3-4h监测一次，测量进、出水口温度，一般出水口温度较进水口温度高5-6℃，应持续到浇筑完7d以后。指派专业技术人员，设置温度检测点，做好标记方便以后使用，收集混凝土温度变化数据，将检测的数据绘制成温度变化曲线进行对比，以便采取有效措施，降低或保护混凝土温度。冷却完毕后，冷却管压入同强度的水泥浆，水泥浆中加入微膨胀剂。

4 结语

建筑业不仅在社会经济中占据主导地位，而且促进了社会经济的可持续发展。在这个过程中，虽然大体积混凝土的应用可以简化施工过程，但是由于混凝土温度裂缝的出现，不仅会增加施工难度，还会威胁施工质量，甚至在一定程度上制约建筑业的发展。对此，笔者建议可从大体积混凝土温度裂缝成因的角度入手，通过温差控制、降低降温速率、强化混凝土拉伸值、优化构造设计等策略的施行，将混凝土温度裂缝控制的重要性落实于实处。