大体积混凝土施工的温度裂缝控制分析

刘联清

摘 要：近年来，我国经济飞速发展，大体积混凝土施工在土木工程建设中的应用逐渐广泛，越来越多的桥梁及高层建筑施工都离不开大体积混凝土。在大体积混凝土施工过程中，水泥释放的水化热会引起混凝土内部温度的升高，混凝土会产生明显的拉应力造成裂缝。文章针对大体积混凝土施工中出现温度裂缝的原因进行分析，并对温度裂缝控制措施进行研究，以便相关人员参考借鉴。

关键词：大体积混凝土 温度裂缝 施工 控制

中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（c）-0069-02

近年来，工程领域对于大体积混凝土施工中结构裂缝控制方面进行了大量的研究，并取得了较为显著的成绩，在大体积混凝土水化热产生的温度以及应力的定性定量分析均有较深入的研究。就我国工程施工现状而言，目前我国大部分的大体积混凝土工程的设备相对落后，检测效率与准确率较低，而且对于应力计算方面的计算软件不够完善，一般都是依靠施工人员的施工经验进行温控方案制定，因此，需要针对大体积混凝土温度裂缝监测、预测、控制等技术及产品进行研究。

1 大体积混凝土

目前大体积混凝土并没有统一的定义，各国对于其的定义有所差异。美国混凝土协会仅仅对大体积混凝土进行了定性描述，指出“体积大到必须能够对水泥的水化热及其所带来的体积相应变化采取措施，能尽量减少开裂变形的一类混凝土”。国内对于大体积混凝土的定义主要是基于相关规范，如2009年《大体积混凝土施工规范》及2011年《普通混凝土配合比设计规程》中对于大体积混凝土的定义就有所区别，目前《大体积混凝土施工规范》中对于大体积混凝土的定义为更多的学者所接受，其中指出“混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1 m的大体积混凝土”。

2 大体积混凝土施工中的温度裂缝产生原因

2.1 温度影响

（1）气候影响。随着外界气温的升高，混凝土中心结构温度随之提高，进而增加混凝土内部的作用力，使得混凝土结构出现开裂现象。按照相关的施工规定要求，大体积混凝土在施工以及浇筑时应当在外部温度较低时进行，而且需要将混凝土的浇筑温度控制在28 ℃以内。另外，在大体积混凝土施工过程中，如果遇到恶劣的天气条件如大风或者强冷空气等，也会造成混凝土表面温度迅速下降、混凝土表面开裂。

（2）内部温差影响。大体积混凝土在温度变化时，内部的温度变化不平衡。我们一般将混凝土内部同一点的不同时间的温度差值定义为内部温差。大体积混凝土在施工浇筑过程中水泥水化热主要在表面进行，表面温度与外界温度相近，因此与混凝土内部温度有着明显的差异，容易导致大体积混凝土受到约束产生温度应力，造成表面裂缝的出现。

（3）水泥水化热。大体积混凝土在凝结过程中，水泥水反应会导致混凝土内部温度的上升，一般的柱梁构件，由于尺寸较小，散热条件好，水化热并不会对结构造成很大影响，但大体积混凝土由于构件体积较大，散热性相对较差，内部的水泥水化热并不能很快地转化，造成内外温差明显，引起温度裂缝的产生。

2.2 混凝土自身材料影响

大体积混凝土施工中的温度裂缝的产生主要是因为内、外温差的影响，热量的变化主要是因为内部水泥水化热导致的，因而混凝土材料本身的性能也会关系到温度裂缝的产生。比如：混凝土配制中的水泥材料的型号如果应用不当或者使用量不符合配比标准，都会影响混凝土材料本身的应用效果，增加温度裂缝产生的风险。

2.3 结构构造影响

温度裂缝的产生与具体的结构构造有着一定的影响。例如：混凝土结构过大过厚，或者结构设计不合理，配筋设定不合理等都有可能造成混凝土施工过程中内部热量过大或者结构复杂区域较多等缺陷问题，可能会造成温度裂缝的产生。

2.4 施工处理影响

大体积混凝土在施工处理中的一些不规范的行为也可能会导致温度裂缝的产生，尤其在浇筑环节，如果浇筑方式不当难以满足大体积混凝土的施工要求，会导致大量热能的出现，影响结构稳定性并造成温度裂缝的出现。

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。对于大体积混凝土而言，由于浇筑特点对于原材料的要求较高，材料应当符合相关标准以保证混凝土施工的高质量。要结合大体积混凝土的结构特点及实际条件，选擇合理科学的水泥品种，以水化热较低、收缩性较小的水泥为佳；在材料中要充分利用减水剂，也可以利用粉煤灰使得胶凝材料处于适合的量度，还可以节省部分水泥；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 施工处理

（1）优化施工过程。大体积混凝土出现温度裂缝的内在原因便是由于混凝土的抗拉性能较差。因而，在施工过程中应当创造均匀密实的环境，在浇筑处理时重点加强温度控制，减少内外温差及内部热量的堆积；控制混凝土的出机温度即降低石子温度，在高温季节施工时应当搭设遮阳棚避免砂石受到太阳直接照射，为了减少混凝土出机到浇筑的温度差异，一般会针对不同的施工季节采取不同的方式；混凝土的浇筑工作应当连续进行，浇筑过程中严格控制混凝土的入模温度，外界温度较高时可以采用加盖草袋喷冷水的方式保证混凝土浇筑温度最高不超过28 ℃。

（2）加大温度检测力度。温度控制是防止大体积混凝土温度裂缝产生的关键，水泥水化热与外界气温变化是混凝土出现温度裂缝的主要因素，为了控制裂缝的出现，在混凝土施工浇筑过程中，应当对混凝土温度进行全面监测，从原材料、混凝土搅拌、入模、浇筑、成型的各个环节进行系统实测，沿垂直方向在混凝土的表面、中部、板底分别设置测温管，在混凝土升温阶段每2 h测一次，降温阶段每6 h测一次，当内部温差超过20 ℃时，测温人员应当及时报告工地负责人，由相关人员依据实际情况采取相应的措施控制温差。

3.3 降温处理

可以在大体积混凝土浇筑前，预先在混凝土内部架设冷却水管，在浇筑完成后通过埋设的冷却水管进行混凝土结构内部降温，降温效果显著。但由于预埋管线材料一般为钢材，造价较高，而且施工操作较为复杂，一旦之后预设管线出现渗漏问题将会造成大体积混凝土内部永久性缺陷，影响大体积混凝土的施工质量与使用寿命；也可以采用基坑井点降水及天然雨水作为基础底板调温用水，将循环水引入调温槽并调节水的初始温度，将温度适当的调温水引入降温池，通过调温槽与降温池的水循环控制养护水的温度，通过循环冷却提高冷却水的吸热能力，避免混凝土内部温度过高，造成内外温差产生温度裂缝。

3.4 结构养护

在大体积混凝土养护阶段，需要对混凝土的养护管理足够重视，使得内外温差尽可能的减小，尤其是当外界温度出现较大变化时需要做好混凝土保护控制措施，降低温度应力出现的可能性，避免温度裂缝的产生。在养护阶段，混凝土表面温控最为简单直接的方法便是采用保温材料对大体积混凝土表面进行覆盖保温，使用到的材料主要是草木袋、塑料薄膜、钢木模板等，对大体积混凝土表面进行保护，降低外界温度变化对于混凝土结构内外温差的影响，减少温度裂缝的产生。

4 结语

随着施工技术的发展，大体积混凝土在工程施工中的应用范围将越来越广，为了提高大体积混凝土的施工质量，需要在施工过程中对于混凝土的材料、温度、养护等方面进行严格控制，应对温度裂缝进行预防控制，并在施工过程中对结构温度进行实时监测，及时发现处理问题，针对相应的监测、控制技术也应当进行相应的研究，提高温度裂缝预防控制技术水平。

参考文献

[1] 董保业.建筑大体积砼结构温度裂缝控制技术[J].中华建设，2016（2）：150-151.

[2] 陶毅，树如贵.关于大体积砼施工的温度裂缝控制研究[J].科技创新与应用，2016（5）：260.