大体积混凝土温度裂缝产生原因及控制措施
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摘要：本文笔者根据自己的实践经验，阐述了大体积混凝土温度裂缝产生原因，以及提出了大体积混凝土温度裂缝的控制措施。具有现实意义。
关键词：大体积混凝土；温度裂缝；原因；控制措施
Abstract：this paper based on the author's practical experience,expounds the reasons of temperature crack of mass concrete,and puts forward the control measures of temperature crack of mass concrete. With realistic significance.
keyword：the reasons of mass concrete temperature crackscontrol measures
中图分类号：TV544+.91文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
混凝土是应用最广泛最重要的工程结构材料之一。随着国民经济的快速发展，我国基础设施建设突飞猛进，大体积混凝土越来越广泛，比如各种型式的混凝土大坝、港工建筑物、.高层建筑的地下室混凝土地板以及很多大型的基础承台等都是用大体积混凝土浇注而成的，同时大体积混凝土结构由温度而引起的裂缝及裂缝的开展日益受到工程界人士的重视。下面笔者探讨了大体积混凝土温度裂缝产生原因及控制措施。
一、大体积混凝土温度裂缝产生原因
混凝土在浇注、形成过程中不可避免存在着毛细孔、空隙及材料的裂隙缺陷，在外界因素作用下，这些缺陷，部位将产生高度的应力集中，并逐渐扩展发展，形成混凝土体中的微裂纹。另一方面，混凝土体中各相的结合界面是最薄弱的环节，在外界因素作用下，将脱开而形成截面裂隙，并发展成微裂纹。若外界因素继续作用，混凝土体中的微裂纹经过汇集、贯通的过程而形成宏观裂缝。因此，混凝土材料的破坏过程实际上是损伤、损伤积累、宏观裂纹出现、损伤继续积累、宏观裂缝扩展交织发生的过程。
混凝土材料是由水泥砂浆与粗骨料混合而成的混合物，由于其特有的水化性质使得混凝土结构在施工期就经历了升温和降温两个过程。混凝土中由于水泥砂浆与骨料热膨胀系数的不同，在升温过程中温度荷载作用下水泥砂浆与骨料所形成的界面首先产生损伤，并随温度增加而发展，因此形成界面裂纹，当继续增加的温差达到某一数值后，界面裂纹便向水泥砂浆中延伸。在以后的降温过程中界面裂纹与水泥砂浆中的微裂纹继续发展，以致发展成宏观裂缝，并可能导致混凝土结构发生断裂破坏，由于损伤是不可恢复的，故在以后的降温过程中，所形成的界面裂缝不会消失，而且降温过程中不仅原有的微裂纹会发展，同时也会产生新的微裂纹。
二、大体积混凝土温度裂缝的控制措施
防止大体积混凝土出现裂缝应从设计方面、原材料的选择、施工方面以及温度监测工作等方面出发。
1、设计方面的控制措施尽可能选用强度等级低的混凝土，充分利用后期强度。随着高层建筑和超高层建筑的不断出现，大体积混凝土的强度日益增大，出现C40-C50等高强混凝土，设计强度过高，水泥用量大，水化热量高。而高层建筑的建设周期长，在混凝土的早龄期，荷载远未达到设计荷载值，可以利用混凝土的60d或90d后期强度，这样可以减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土浇筑块体的温度升高。采用降低水泥用量的方法来降低混凝土的绝对温升值，可以使混凝土浇筑后的内外温差和降温速度控制的难度降低，也可降低保温养护的费用。用于大体积混凝土的强度在C25～C35的范围内选用，水泥用量最好不超过380kg/m3。
2、原材料的选择要合理
选择混凝土原材料、优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有较大的抗裂能力，具体说来，就是要求混凝土的绝热温升较小、抗拉强度较大、极限拉伸变形能力较大、热强比较小、线胀系数较小，自生体积变形最好是微膨胀，至少是低收缩。
(1)水泥。混凝土主要考虑抗裂性能好、兼顾低热和高强两方面的要求，一般采用低热矿渣水泥，中热硅酸盐水泥掺入一定的粉煤灰。外部混凝土，除抗裂性能外，还要求抗冻融性、耐磨性、抗蚀性、强度较高及干缩较小，因此一般采用较高标号的中热硅酸盐水泥。当环境水具有硫酸盐侵蚀时，应采用抗硫酸盐水泥。
(2)掺用混合材料。在混凝土内掺入一定数量的粉煤灰，由于粉煤灰具有一定活性，不但可以代替部分水泥，而且能改善混凝土的粘塑性，改善混凝土的可泵性，降低混凝土的水化热。另外根据大体积混凝土的强度特性，初期处于高温条件下，强度增长较快、较高，但后期强度增长缓慢，这是由于高温条件下水化作用迅速，随着混凝土龄期增长，水化作用慢慢停止的缘故。掺加粉煤灰后可改善混凝土的后期强度，但是其早期抗拉强度及早期极限拉伸值均有少量降低。因此在工程中常在混凝土中掺加粉煤灰做外掺料。
(3)掺用外加剂。外加剂有减小剂、引气剂、缓凝剂、早强剂等多种类型。减水剂是最常用、最重要的外加剂，它具有减水和增塑作用，在保持混凝土坍落减水剂是最常用、最重要的外加剂，它具有减水和增塑作用，在保持混凝土坍落度及强度不变的条件下，可减少用小量，节约水泥、降低绝热温升。引气剂的作用是在混凝土中产生大量微小气气泡以提高混凝土的抗冻融耐久性。近年来，人们研究出用膨胀剂配制的补偿混凝土能产生一定的膨胀，这种膨胀在内外约束条件下产生一定的内压应力，这种内压应力与冷缩或干缩产生的拉应力相抵消，建立混凝土内部新的应力平衡而防止开裂。在配筋足够时，要形成足够的内压应力，就必须有膨胀作保证，以使内压应力与抗拉强度的总值等于或大于因温差收缩产生的拉力，因此，膨胀对温差的补偿效应。实质上就是膨胀应力对温差收缩产生拉应力的补偿。利用这种温差补偿效应，取得了防渗抗裂的效果。
(4)优化混凝土配合比。严格控制砂石骨料的含泥量，在保证混凝土弧度及流动条件下，尽量节省水泥，降低混凝土绝热温升。
3、混凝土施工方面的控制措施
(1)要重视施工前的准备工作。各种设备、工具要能立即投入使用，使混凝土温度控制能够满足设计要求。
(2)控制出机温度。在混凝土的各种原料中间，石子的比热较小，但每立方米混凝土中石子所占的重量最大，而水的比热最大。但它的重量在每立方米混凝土中只占一小部分。因此，对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度。为了降低出机温度，其最有效的办法是降低石子的温度。在气温较高的季节施工时，为了防止太阳直接照射，可在砂石堆场上搭设遮阳蓬，必要时也可在使用前冲洗骨料。
(3)控制浇灌温度。为了降低混凝土从搅拌机出料到卸料，泵送和浇灌振捣后的温度，减少结构的内外温差，一般按季节采取措施，如夏季施工时，则应以减少冷量损失、着手在整个长度的水平输送管道上覆盖草包并经常喷洒冷水、在浇灌混凝土时，采用一个坡度、薄层浇灌、循序推进、一次到顶等措施来缩小混凝土暴露面积以及加快浇灌速度，缩短浇灌时间。在冬季施工时，对结构厚度在1.0m以上的大体积混凝土可继续施工，但应保证保温浇灌、保温养护，一般可利用混凝土本身散发的水化热养护自己，并要求在混凝土没有达到允许临界强度以前防止冻害。
(4)改进搅拌工艺。即在搅拌的混凝土时，改变以往的投料程序，采取先把水、水泥和砂拌和后，再投放石子进行搅拌的新方法。这种搅拌工艺被为“裹砂法”，也可称为二次投料法。这种搅拌工艺的主要优点是无泌水现象，混凝土上下层强度差减少，可有效地防止水分向石子与水泥砂浆面的集中，从而使硬化后的界面过渡层的结构致密、粘结加强。
(5)振捣工艺。即是浇灌后的混凝土，在振动界限以前，给予二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和孔隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，以减小内部微裂，增加混凝土密实度，从而可使混凝土抗压强度提高10～20%左右，结合结构物的大小、钢筋的疏密、混凝土供应条件等具体情况。
4、温度监测工作的控制措施
温度控制是大体积混凝土施工中的一个重要环节，也是防止温度裂缝的关键。而在引起裂缝产生的诸多因素中，混凝土水化热和外界气温造成的构件内部温度应力是一个很主要的因素，为了控制裂缝的产生，这不仅要在混凝土成型之后，对混凝土的内部温度进行监衷，而且应在一开始，就对原材料、混凝土拌和，入模和浇筑温度进行系统的实测。
参考文献：
[1]曹可之.大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施[J].建筑结构，2006.8.
[2]陈书明，大体积混凝土施工及裂缝控制，建筑技术开发，2004.4