大体积混凝土温度裂缝的产生及控制措施

　　摘要：文章通过大体积混凝土温度裂缝产生的原因，论述了如何从混凝土选用集料、配合比、外加剂、矿物掺合料以及施工工艺、养护、控温等几个方面来控制预防混凝土裂缝的产生。
　　关键词：大体积，温度梯度，温度裂缝，控制措施
　　一、前言
　　随着我国经济建设的快速发展，建筑技术和机械化施工水平的不断提高。大体积混凝土技术已经广泛地应用于工程项目中，但是大体积混凝土的裂缝及其防治一直是工程技术人员十分关注的一项重大技术问题，温度控制及防裂措施具有十分重要意义。
　　二、大体积混凝土的特点
　　大体积混凝土其特点是结构尺寸和截面尺寸较大、混凝土方量大、工程条件复杂和施工技术要求高等特点。
　　三、大体积混凝土产生裂缝的原因。
　　大体积混凝土产生裂缝的原因可以分为两类：一是结构型裂缝，是由外荷载引起的。二是材料型裂缝，主要是温度应力和混凝土的自身收缩引起的。大体积混凝土结构的截面尺寸较大,由外荷载引起裂缝的可能性很小，混凝土中的胶凝材料在水化反应过程中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用,会产生较大的温度应力和收缩应力。
　　（1）温度裂缝
　　大体积混凝土在浇筑的初期，水泥在水化过程中释放出大量的水化热，且主要集中在浇筑后的3～5d内，而大体积混凝土结构断面尺寸较大，且导热系数相对较小，所以其产生的热量聚集在结构内部不易散失掉。从而使混凝土结构内部温度升高，而结构外部温度相对较低，这样就形成了温度梯度，使结构内部产生压应力，表面产生拉应力，当这种拉应力超过混凝土本身的极限抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝。
　　（2）收缩变形裂缝
　　塑性收缩裂缝发生在混凝土硬化之前，主要是上部混凝土的均匀沉降收到了限制，其水平方向的减缩比垂直方响更难时，就会形成不规则的深度裂缝。大体积混凝土在硬化过程中由于水分蒸发和水化作用使其体积减小，产生干缩收缩。影响混凝土收缩的主要原因是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品种。混凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土收缩越大。水泥品种对干缩及收缩量有很大的影响，一般中、低热硅酸盐水泥和粉煤灰水泥的收缩量较小。因此，我们应该设法尽最大可能地降低混凝土的收缩值和最大程度地提高混凝土的抗拉强度。
　　四、大体积混凝土裂缝的防控措施
　　从大体积混凝土裂缝产生的原因可以看到，大体积混凝土的开裂，主要原因是混凝土所承受的拉应力大于混凝土本身的抗拉强度的结果。抗拉强度主要决定于混凝土的强度等级及组成材料，要保证抗拉强度关键在于原材料的优选和配合比的优化上。针对以上裂缝形成的原因过程，我们可以从以下几点进行控制。
　　（a）水泥品种的选择
　　水泥水化产生的水化热是混凝土升温的主要热源。结构工程的大体积混凝土，最好采用矿渣水泥，其早期强度低，由于水化胶凝数量不断增加，水泥石强度也随之增加，最后可能超过同强度等级的普通硅酸盐水泥，充分利用混凝土的后期强度。
　　（b）优化配合比
　　为了控制升温，避免温度裂缝，可以采用两种措施：一方面在满足强度和耐久性的前提下，尽量减少水泥用量。另一方面，配合比的设计应以f60或f90作为强度指标，延缓混凝土的热峰值。
　　（c）外加剂与矿物掺合料的选择
　　大体积混凝土中应掺加缓凝型高效减水剂。缓凝剂可以使水泥的水化热释放速度减慢，有利于混凝土热量的散失，使内部温升降低，避免温度裂缝产生。
　　在大体积混凝土中掺入矿物掺合料（粉煤灰、矿渣等）不仅可以减少水泥用量，而且还可以延长混凝土的凝结时间，有利于混凝土热量的消散，同时改善混凝土的和易性和降低水化热，从而减小混凝土内外温差引起的拉应力。
　　（d）控制集料级配和含泥量
　　大体积混凝土结构工程应优先选用连续级配的粗骨料，在施工条件允许的情况下，尽可能选用粒径较大、级配良好的石子。这样可以减少用水量和水泥用量，有效的降低混凝土的温升。
　　细集料应采用细度模数为2.6～2.9之间的中、粗砂，过细时用水量和水泥用量增加，过粗时混凝土和易性不好，不利于大体混凝土的施工。
　　含泥量是影响混凝土质量的最主要因素，含泥量过大直接影响混凝土的强度、干缩、徐变、抗渗性、抗冻融、耐磨损及和易性。尤其会增加混凝土的收缩，降低其抗拉强度。因此，大体积混凝土中的粗集料含泥量不得大于1%，细集料含泥量不得大于2%。
　　（e）确定混凝土的施工工艺
　　大体积混凝土的浇筑可以根据结构特点的不同采用不同的浇筑方法，如全断面分层浇筑、分段分层浇筑、和斜面分层浇筑。预埋冷水管，用循环水降低大体积混凝土的温度，进行人工导热，降低温差。并应及时清除混凝土表面的泌水，在混凝土初凝前进行二次抹压处理，减少干缩裂缝的出现。
　　（f）混凝土的养护及温控
　　防止大体积混凝土裂缝的主要措施是减小温度梯度和湿度梯度，充分的养护是保证混凝土不致开裂的必要条件，因此，大体积混凝土每次浇筑完毕后，应设专人负责保温养护工作及测温记录。对混凝土体的里表温差和降温速率进行现场检测，应及时调整保温和降温养护措施。使它的里表温差控制在25℃之内。
　　(g)提高混凝土极限抗拉强度
　　从综合角度考虑，混凝土内部设置必要的温度配筋，在截面突变等部位设置斜拉构造筋是提高混凝土抗拉强度的有效手段。
　　总之，大体积混凝土的温度裂缝通过严谨、周密、科学可行的措施是可以避免的。相信大体积混凝土的温度裂缝也会随着科学技术的进步、建筑施工水平的不断提高而变得更加容易解决。
　　
　　参考文献：
　　【1】王铁梦《工程结构裂缝控制》中国建筑工业出版社1997.8
　　【2】朱伯芳《大体积混凝土温度应力与温度控制》中国电力出版社1999.9
　　【3】文梓芸《混凝土工程与技术》武汉理工大学出版社2008.1
　　【4】《大体积混凝土施工规范》GB50496-20092009.10
　　【5】《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-20022002.4

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