大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生及控制措施

　　關(guān)鍵詞：大體積，溫度梯度，溫度裂縫，控制措施

　　一、前言

　　隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，建筑技術(shù)和機械化施工水平的不斷提高。大體積混凝土技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工程項目中，但是大體積混凝土的裂縫及其防治一直是工程技術(shù)人員十分關(guān)注的一項重大技術(shù)問題，溫度控制及防裂措施具有十分重要意義。

　　二、大體積混凝土的特點

　　大體積混凝土其特點是結(jié)構(gòu)尺寸和截面尺寸較大、混凝土方量大、工程條件復(fù)雜和施工技術(shù)要求高等特點。

　　三、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因。

　　大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因可以分為兩類：一是結(jié)構(gòu)型裂縫，是由外荷載引起的。二是材料型裂縫，主要是溫度應(yīng)力和混凝土的自身收縮引起的。大體積混凝土結(jié)構(gòu)的截面尺寸較大,由外荷載引起裂縫的可能性很小，混凝土中的膠凝材料在水化反應(yīng)過程中釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土收縮的共同作用,會產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力。

　�。�1）溫度裂縫

　　大體積混凝土在澆筑的初期，水泥在水化過程中釋放出大量的水化熱，且主要集中在澆筑后的3～5d內(nèi)，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面尺寸較大，且導(dǎo)熱系數(shù)相對較小，所以其產(chǎn)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失掉。從而使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度升高，而結(jié)構(gòu)外部溫度相對較低，這樣就形成了溫度梯度，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當這種拉應(yīng)力超過混凝土本身的極限抗拉強度時，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。

　　（2）收縮變形裂縫

　　塑性收縮裂縫發(fā)生在混凝土硬化之前，主要是上部混凝土的均勻沉降收到了限制，其水平方向的減縮比垂直方響更難時，就會形成不規(guī)則的深度裂縫。大體積混凝土在硬化過程中由于水分蒸發(fā)和水化作用使其體積減小，產(chǎn)生干縮收縮。影響混凝土收縮的主要原因是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品種。混凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土收縮越大。水泥品種對干縮及收縮量有很大的影響，一般中、低熱硅酸鹽水泥和粉煤灰水泥的收縮量較小。因此，我們應(yīng)該設(shè)法盡最大可能地降低混凝土的收縮值和最大程度地提高混凝土的抗拉強度。

　　四、大體積混凝土裂縫的防控措施

　　從大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因可以看到，大體積混凝土的開裂，主要原因是混凝土所承受的拉應(yīng)力大于混凝土本身的抗拉強度的結(jié)果�？估瓘姸戎饕獩Q定于混凝土的強度等級及組成材料，要保證抗拉強度關(guān)鍵在于原材料的優(yōu)選和配合比的優(yōu)化上。針對以上裂縫形成的原因過程，我們可以從以下幾點進行控制。

　�。╝）水泥品種的選擇

　　水泥水化產(chǎn)生的水化熱是混凝土升溫的主要熱源。結(jié)構(gòu)工程的大體積混凝土，最好采用礦渣水泥，其早期強度低，由于水化膠凝數(shù)量不斷增加，水泥石強度也隨之增加，最后可能超過同強度等級的普通硅酸鹽水泥，充分利用混凝土的后期強度。

　�。╞）優(yōu)化配合比

　　為了控制升溫，避免溫度裂縫，可以采用兩種措施：一方面在滿足強度和耐久性的前提下，盡量減少水泥用量。另一方面，配合比的設(shè)計應(yīng)以f60或f90作為強度指標，延緩混凝土的熱峰值。

　　（c）外加劑與礦物摻合料的選擇

　　大體積混凝土中應(yīng)摻加緩凝型高效減水劑。緩凝劑可以使水泥的水化熱釋放速度減慢，有利于混凝土熱量的散失，使內(nèi)部溫升降低，避免溫度裂縫產(chǎn)生。

　　在大體積混凝土中摻入礦物摻合料（粉煤灰、礦渣等）不僅可以減少水泥用量，而且還可以延長混凝土的凝結(jié)時間，有利于混凝土熱量的消散，同時改善混凝土的和易性和降低水化熱，從而減小混凝土內(nèi)外溫差引起的拉應(yīng)力。

　�。╠）控制集料級配和含泥量

　　大體積混凝土結(jié)構(gòu)工程應(yīng)優(yōu)先選用連續(xù)級配的粗骨料，在施工條件允許的情況下，盡可能選用粒徑較大、級配良好的石子。這樣可以減少用水量和水泥用量，有效的降低混凝土的溫升。

　　細集料應(yīng)采用細度模數(shù)為2.6～2.9之間的中、粗砂，過細時用水量和水泥用量增加，過粗時混凝土和易性不好，不利于大體混凝土的施工。

　　含泥量是影響混凝土質(zhì)量的最主要因素，含泥量過大直接影響混凝土的強度、干縮、徐變、抗?jié)B性、抗凍融、耐磨損及和易性。尤其會增加混凝土的收縮，降低其抗拉強度。因此，大體積混凝土中的粗集料含泥量不得大于1%，細集料含泥量不得大于2%。

　�。╡）確定混凝土的施工工藝

　　大體積混凝土的澆筑可以根據(jù)結(jié)構(gòu)特點的不同采用不同的澆筑方法，如全斷面分層澆筑、分段分層澆筑、和斜面分層澆筑。預(yù)埋冷水管，用循環(huán)水降低大體積混凝土的溫度，進行人工導(dǎo)熱，降低溫差。并應(yīng)及時清除混凝土表面的泌水，在混凝土初凝前進行二次抹壓處理，減少干縮裂縫的出現(xiàn)。

　　（f）混凝土的養(yǎng)護及溫控

　　防止大體積混凝土裂縫的主要措施是減小溫度梯度和濕度梯度，充分的養(yǎng)護是保證混凝土不致開裂的必要條件，因此，大體積混凝土每次澆筑完畢后，應(yīng)設(shè)專人負責(zé)保溫養(yǎng)護工作及測溫記錄。對混凝土體的里表溫差和降溫速率進行現(xiàn)場檢測，應(yīng)及時調(diào)整保溫和降溫養(yǎng)護措施。使它的里表溫差控制在25℃之內(nèi)。

　　(g)提高混凝土極限抗拉強度

　　從綜合角度考慮，混凝土內(nèi)部設(shè)置必要的溫度配筋，在截面突變等部位設(shè)置斜拉構(gòu)造筋是提高混凝土抗拉強度的有效手段。

　　總之，大體積混凝土的溫度裂縫通過嚴謹、周密、科學(xué)可行的措施是可以避免的。相信大體積混凝土的溫度裂縫也會隨著科學(xué)技術(shù)的進步、建筑施工水平的不斷提高而變得更加容易解決。

　　參考文獻：

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　　【5】《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204-20022002.4