冷却水管如何在大体积混凝土中应用

国内外工程技术界都认为，规定钢筋混凝土结构的最大裂缝宽度主要是为了保证钢筋不产生锈蚀。

各同的规范中有关允许最大裂缝宽度的规定虽小完全一致，但基本相同。

根据国内外的调查资料，工程实践中结构物的裂缝原因，属于由变形变化(温度、湿度、地基变形)引起的约占80％以上，属于荷载引起的约占20％左右。

在大体积混凝土工程施上中，由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，从而导致混凝土发生裂缝。

因此，控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度，防止混凝土出现有害的温度裂缝(包括混凝土收缩)是其施工技术的关键问题。

随着高层和超高层建筑物不断出现，大体积混凝土的强度等级日趋增高，出现CA-0～C55等高强混凝土，设计强度过高，水泥用量过大，必然造成混凝土水化热过高，混凝土块体内部温度高，混凝土内外温差超过30℃以上，温度应力容易超过混凝土的抗拉强度，产生开裂。

竖向受力结构可以用高强混凝土减小截面，而对于大体积混凝土底板应在满足抗弯及抗冲切计算要求下，采用C20～C35的混凝土，避免设计上“强度越高越好”的错误概念。

裂缝控制的施工措施1．混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑，不得留施工缝，并应符合下列规定：(1)混凝土的摊铺厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定，当采用泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不大于600mm；当采用非泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不大于400mm。

(2)分层连续浇筑或推移式连续浇筑，其层间的间隔时间应尽量缩短，必须在前层混凝土初凝之前，将其次层混凝土浇筑完毕。

层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间。

当层间间隔时间超过混凝土的初凝时间。

层面应按施工缝处理。

2．大体积混凝土施工采取分层浇筑混凝土时，水平施工缝的处理应符合下列规定：1)清除浇筑表面的浮浆、软弱混凝土层及松动的石子，并均匀露出粗骨料；2)在上层混凝土浇筑前，应用压力水冲洗混凝土表面的污物，充分湿润，但不得有水；3)对非泵送及低流动度混凝土，在浇筑上层混凝土时，应采取接浆措施。

3．混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工以及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求，并应符合下列规定：1)当炎热季节浇筑大体积混凝土时，混凝土搅拌场站宜对砂、石骨料采取遮阳、降温措施；2)当采用泵送混凝土施工时，混凝土的运输宜采用混凝土搅拌运输车，混凝土搅拌运输车的数量应满足混凝土连续浇筑的要求。

4．在混凝土浇筑过程中，应及时清除混凝土表面的泌水。

泵送混凝土的水灰比一般较大，泌水现象也较严重，不及时清除，将会降低结构混凝土的质量。

5．混凝土浇筑完毕后，应及时按温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定：1)保温养护措施，应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求；2)保温养护的持续时间，应根据温度应力(包括混凝土收缩产生的应力)加以控制、确定，但不得少于15d，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行；3)在保温养护过程中，应保持混凝土表面的湿润。

保温养护是大体积混凝土施工的关键环节，其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差值以降低混凝土块体的自约束应力；其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受外约束廊力的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。

同时，在养护过程中保持良好的湿度和抗风条件，使混凝土在良好的环境下养护。

施工人员需根据事先确定的温控指标的要求，来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施。

6．塑料薄膜、草袋可作为保温材料覆盖混凝土和模板，在寒冷季节可搭设挡风保温棚。

覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算。

7．对标高位于±0．0以下的部位，应及时回填土；±0．0以上的部位应及时加以覆盖，不宜长期暴露在风吹日晒的环境中。

8．在大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥等措施。

而大体积砼在成型过程中，较易产生纵横裂缝，不管是何种原因产生何种裂缝，轻则影响到结构的耐久性，重则影响到结构的安全性，可以说混砼裂缝是建筑质量的较为常见的通病。

2 砼裂缝形成原因砼产生裂缝原因有多种，主要是温度变化、湿度变化、原材料选择及配比影响等。

混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力；后期在降温过程中，由于受到基础的约束，又会在混凝土内部出现拉应力，同时气温的降低也会在砼表面引起很大的拉应力。

当这些拉应力超出砼的抗裂能力时，即会出现裂缝；砂石的级配、用水量、水泥用量及水泥品种是否合理等也可导致裂缝的产生。

根据国内外的调查资料，属于由变形变化(温度、湿度、材料合理选择)引起的约占80％以上。

在大体积砼工程施上中，主要是由于水泥水化热引起砼浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，从而导致混凝土发生裂缝。

.2 温度变化产生影响温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起的砼内部和砼表面的温差过大，特别是大体积砼更易发生此类裂缝。

温差的产生主要有三种情况：①在砼浇筑初期，这一阶段产生大量的水化热，形成内外温差并导致砼开裂，这种裂缝一般产生在砼浇筑后的第3天(升温阶段)；②在拆模前后，这时砼表面温度下降很快，从而导致裂缝产生；③在砼内部温度达到高峰值后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值即内部温差。

这三种温差都会产生裂缝，但最严重的是水化热引起的内外温差。

砼浇筑后，水泥的水化热使砼内部温度升高，一般每100kg水泥可使砼温度升高10℃左右，加上砼的入模温度，在2～3天内，混凝土内部温度可达50～80℃。

而砼的线膨胀系数约为10×10-6/℃，即温度每升高或降低10℃，砼会产生0.01％的线膨胀或收缩。

经验表明，在无风天气，砼表面温度与环境气温之差大于25℃时，即出现可见的温差收缩裂缝。

.3 湿度变化影响①水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降形成弯月面，产生自干燥作用，导致砼体的相对湿度降低及体积减小，因自身收缩而产生裂缝；②砼在初凝前由于水分蒸发，砼内部水分不断向表面迁移，形成砼在塑性阶段体积收缩，一般砼的塑性收缩约为1％，表面会出现不规则的塑性收缩裂缝；③砼工程在硬化后，内部的游离水会由表及里逐渐蒸发失水，当施工时温度高，相对湿度低时，砼内部水分向表面迁移供应不上蒸发量的情况下，砼表面失水，受下面砼的约束，导致砼由表及里逐渐产生干燥收缩，收缩变形量导致的收缩应力大于砼的抗拉强度时，砼就会出现由表及里的干燥收缩裂缝。

大体积混凝土结构施工时，由于水泥释放水化热，混凝土的温度升高，混凝土内外温差增大。

由于混凝土温度急剧变化，极易发生裂缝。

这种由于混凝土温度变化而产生的裂缝，称为温度裂缝。

大体积混凝土施工中温度的控制技术，是国内外混凝土施工中非常重要而又迫切的课题。

要研究混凝土施工中的温度开裂，首先要了解什么事大体积混凝土，大体积混凝土的温度裂缝是怎么形成的？大体积混凝土是否允许发生裂缝？如何控制看裂缝的发生? 对于什么是大体积混凝土，目前国内外尚没有明确的定义。

中国建筑工程总公司在混凝土结构工程施工工艺标准中指出：大体积混凝土是“最小断面任何一个方向尺寸大于0.8米以上的混凝土结构，其尺寸以大到必须采取相应的技术措施降低温差，控制温度应力与裂缝开展的混凝土”。

这个定义强调两点：①最小断面的任一方向均在0.8米以上；②必须控制温度应力而引起的开裂。

王铁梦在《工程结构裂缝控制》一书中，对大体积对大体积混凝土结构裂缝控制一章中指出：“在工业与民用建筑结构中，一般现浇连续墙式结构、地下建筑结构及设备基础等容易有温度收缩应力引起裂缝的结构，统称为大体积混凝土结构。

”其观点主要从控制结构温度开裂为出发点，控制现浇钢筋混凝土连续式结构的伸缩缝和施工缝，从而控制混凝土的温度裂缝大体积混凝土裂缝产生的原因大体积混凝土产生裂缝的主要原因是混凝土内外较大的温差造成的。

大体积混凝土由于界面大，水泥用量大，水泥水化释放的水化热会产生较大的温度的变形，由此形成的温度应力是导致产生裂缝得得主要原因。

这种裂缝分为两种：（1）混凝土浇筑初期，水泥水花产生大量的水化热，石混凝土的温度很快上升。

但由于混凝土表面散热条件好，热量可向大气中散发，因而温度上升较少；而混凝土内部由于散热条件差，热量散发少，因而温度上升较多，内外形成温度的梯度变形不同形成内约束。

结果混凝土内部产生压力，而面层产生拉力，当该拉力超过混凝土的抗拉强度是，混凝土表面就产生裂缝。

（2）混凝土浇筑后数日，水泥水化热基本上已经释放，混凝土从最高温度逐渐降温，降温的结果引起混凝土收缩，再加上混凝土中多余水分蒸发、碳化等引起的体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束（外约束），不能自由变形，导致长生温度应力（拉应力），当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，则从约束面开始向上开裂形成温度裂缝。

如果该温度应力足够大，严重时可能产生贯穿裂缝，破坏了结构的整体性、耐久性和防水性，影响正常使用。

为此，应尽一切可能坚决杜绝贯穿裂缝。

大体积混凝土内出现的裂缝，按其深度一般可以分为便面裂缝、深度裂缝和贯穿裂缝三种。

贯穿性裂缝切断了结构断面，破坏结构整体性、稳定性和耐久性等，危害严重。

深层裂缝部分切断了结构断面，也有一定的危害性。

表面裂缝虽然不属于结构性裂缝，但在混凝土收缩时，由于表面裂缝处断面削弱且易产生应力集中，能促使裂缝进一步开展。

国内外有关规范对裂缝宽度都有相应的规定，一般都是根据结构工作条件和钢筋种类而定。

我国的混凝土结构设计规范（GB 50010—2002），对混凝土裂缝的最大允许宽度亦有规定：一类环境（室内正常环境）下为0.3mm；二类环境下为0.2mm。

一般来说，由于温度收缩应力引起的初始裂缝，不影响结构的瞬时承载能力，而对耐久性和防水性产生影响。

对不影响结构承载能力的裂缝，为防止钢筋锈蚀、混凝土碳化、酥松剥落等，应对裂缝加以封闭或补强处理。

对于基础、地下或半地下结构，裂缝主要影响其防渗性能。

当裂缝宽度只有0.1～0.2mm 时，虽然早期有轻微渗水，经过一段时间后一般裂缝可以自愈。

裂缝宽度如超过0.2～0.3mm,其渗水量与裂缝宽度的三次方成正比，渗水量随着裂缝宽度的增大而增加甚快，为此，对于这种裂缝必须进行化学灌浆处理。

大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。

一方面是混凝土由于内外温差产生应力和应变，另一方面是结构的外约束和混凝土个支点间的约束（内约束）阻止这种状态。

一旦温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度，就会产生裂缝。

总结以往大体积混凝土裂缝产生的情况，可以知道产生裂缝的主要原因如下：1.水泥水化热水泥在水化过程中要产生一定的热量，是大体积混凝土内部热量的主要来源。

由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，所以会引起急骤升温。