大体积混凝土温度裂缝的分析与控制措施_1

大体积混凝土温度裂缝的分析与控制措施

发布时间：2022-09-27T03:08:04.385Z 来源：《建筑实践》2022年第10期第5月作者：陈翔魏锰

[导读] 大体积混凝土广泛应用于建筑领域，并已采用大体积混凝土泵送，

陈翔魏锰

中国建筑股份有限公司，中建二局第一建筑工程有限公司，福建莆田 351100

摘要：大体积混凝土广泛应用于建筑领域，并已采用大体积混凝土泵送，但由于其存在温度裂缝问题日益突出，严重影响建筑的安全性和耐久性，降低工程项目的建设质量。目前，温度裂缝问题已成为大体积混凝土结构的重要研究方向，需要深入、细致地研究大体积混凝土产生温度裂缝的原因和机理，并有针对性地采取相应的预防措施。

关键词：大体积混凝土；温度裂缝；控制措施

引言

我国的特大型、大型工程日渐增多，大体积混凝土被广泛应用。大体积混凝土的安全性至关重要。在施工和使用过程中，因混凝土出现温度裂缝影响工程质量并造成安全隐患甚至导致结构物坍塌的事故频繁发生。大体积混凝土工程在施工时，温度的变化会导致其材料的形变，会引发内部形成温度应力，又因其导热能力差，极易生成不均匀的温度场。混凝土材料质地较脆，较低的抗拉强度导致了较小的拉伸变形，因此，对于混凝土温度裂缝的分析与控制技术的研究具有重要意义。

1大体积混凝土的特点

（1）大体积混凝土结构横截面的长、宽、厚都相对较大。（2）由于水泥的体积大，在水化过程中会释放大量水化热，而混凝土本身的导热性差，因此，大体积混凝土内部会积聚大量水化热，导致中心温度升高。（3）大体积混凝土的弹性模量不大，蠕变大，温度升高主要是由压应力引起的。随时间增加、温度下降，大体积混凝土的弹性模量增加，并且蠕变仍然很小。如果大体积混凝土的内部温度与外部温度之间存在较大差异，会导致大体积混凝土的温度应力过大，进而容易开裂。

2大体积混凝土裂缝影响因素

2.1混凝土水化热

混凝土水化热是指在大体积混凝土进行浇筑操作时，水和水泥的搅拌混合有大量的热量产生。而且混凝土中水泥量的增多会造成水化热的增高，如果热量不能迅速散发到外界就会滞留在内部致使其内部温度增加。而在混凝土外部，因为水分的蒸发散热致使外部温度下降，因此混凝土内部和外部会形成较大的温度差异。在这种温差作用之下，外部遇冷收缩形成的应力和内部温度过高膨胀形成的应力会产生相互作用导致裂缝在混凝土中产生。

2.2安定性裂缝

一般来说，安定性裂缝会出现在高架桥的作业当中，而导致安定性裂缝出现的最为根本的原因，就是在选取水泥材料的时候，其材质是不符合相关规范要求的，主要的表现形式就是直接出现大面积的龟裂。在进行降温的时候，因为存在着热胀冷缩的原理，所以说大面积的混凝土很容易就会出现明显的缩小的情况，在缩小时如果在受到外部的作用力的话那么就会导致大体积混凝土出现非常明显的一系列的内部反应，最终使其出现裂缝问题。

2.3外界温度改变

在各种影响大体积施工过程的因素中，外界的温度是当中影响作用较大的一个。因为外界温度的改变会对混凝土内部和外部结构之间的温度差异造成影响，进而可能会威胁到混凝土的施工质量。在浇灌过程中，混凝土结构外部的温度降低到一定水平，可以造成混凝土结构温度不均匀，混凝土会因为无法承受因此形成的温度应力而形成裂缝；而如果外界温度上升到一定程度，会不利于浇筑时混凝土内部的散热致使混凝土内部热量集聚形成温差，这也会使形成温度裂缝的概率上升。

2.4混凝土收缩裂缝

为了避免大体积混凝土在施工时出现收缩裂缝，除了需要在大体积混凝土工程设计中下更多的功夫以外，必须还要注意好控制实际的浇筑层的厚度，混凝土的内外部的温度差不能够高于25℃，混凝土在硬化过程中的体积变形主要可以分成两种，一种是混凝土在硬化之前出现了塑性收缩，而另外一种则是混凝土在凝结的过程中，因为水化热而引起的体积变形，水泥在水化的时候常常会伴随着温度以及湿度的共同变化，而且这二者是交替进行的，因此无论是哪一种作用所导致的收缩变形很有可能都是这二者共同导致的，在这样的情况下不容易把这两者区分开。

3大体积混凝土温度裂缝控制措施

3.1温度监测频率

为及时采取混凝土养护措施、调整养护时间，需对混凝土的内外温度及其导致的温度应力进行实时监测，确保混凝土的降温速度不超过3℃/d，且内外温差不超过25℃。此外，还应根据真实情况对地下室底板混凝土结构进行全息化测温监控。在混凝土浇筑完成后的一周内，对于外界温度环境、降温速度及内外温差的测量频率可为24次/天，后期可6~8次/天。

3.2添加剂以减少水泥消耗

在大体积混凝土中混合一定量的混合材料，可以减少水泥消耗，并有效降低大体积混凝土的水化热。目前，通常选用粉煤灰作为散装混凝土的混合材料。粉煤灰不仅可以代替部分水泥，还可以减少水化热产生的高温峰，提高混凝土的强度和密度，减少收缩和变形，并降低混凝土的可加工性。最大含量取决于水泥的类型，通常可以替代10％~30％的水泥。用粉煤灰替代30％的水泥，可以将混凝土的隔热温度降低2℃~3℃。

3.3浇筑温度控制

混凝土浇筑时温度的上升很容易对混凝土的各项性能造成破坏。可以采取以下三种措施：第一，在混凝土中铺设冷水管，这样能够有效控制浇筑时混凝土的温度；第二，可以利用喷雾器在混凝土浇筑施工过程中进行喷雾，喷雾的出现能够造成低温小气候的产生，进而能够有效降低混凝土的外部温度；第三，可以在施工过程中设置遮阳棚，以避免外部阳光过度曝晒沙石使其表面温度升高。在实际的施工中，具体的操作步骤是先将冷水管埋设在混凝土中，然后冷水应该在进行混凝土浇筑操作时注入，管道内的液体在运动过程中可以吸收很

多热量。另外，埋设水管内引入的冷水最好是取自深层的地下水（地下水温度低），抽水时最好要使用两台以上的水泵同时运作。

3.4混凝土养护

在开展大体积的混凝土养护过程中，需利用科学合理的技术方式，全面地降低裂缝出现的可能性。例如，在大体积混凝土施工之前，需要对其施工方案以及实际的内容进行针对性的分析，并让相关设计人员到现场进行调查，做好相应的保护工作。基于实际的浇筑环境，做好测量温度的测点布置，在混凝土初凝之前，基于相关标准，对其开展针对性的泌水处理，以此最大程度上避免混凝土出现提前脱水的问题。而在高温条件下，可以开展蓄水养护的方式，等到混凝土初凝之后，就可以在其表面蓄存一定的水量，这是发挥出隔热以及保湿的重要方式。

3.5控制大体积混凝土内外部温度

通过采用“外部保护和内部减少”或“外部存储和内部分散”的方法来降低大体积混凝土内部和外部的温度差和温度梯度，以提高大体积混凝土的表面温度，降低其中心温度。为避免大体积混凝土产生温度裂缝，在浇筑并固化混凝土后，可在混凝土表面使用绝缘材料或储水槽，以减慢表面混凝土的冷却速度。绝缘材料应为低成本、低导热性的草编袋、木板、干沙等。同时，节水养护具有良好的隔热效果，可以防止混凝土表面开裂，而且水温控制不应太低，加水速度也不能太快。浇筑混凝土后，可以使冷水循环流经埋在内部的冷却水管，以降低混凝土的温度，减少大体积混凝土内部和外部之间的温差。

结束语

在实际的大体积混凝土施工中，采取必要的温控措施对于减少混凝土裂缝产生来说是十分重要的。应该合理科学地设计大体积建筑的结构，选取最佳的施工材料，严格监测把控混凝土的温度，保证施工各环节操作的规范化，做好大体积混凝土质量的保障工作。参考文献

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