大体积砼温度裂缝产生的原因及控制措施

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【摘 要】随着社会的发展，建筑物的规模越来越大，这就使得建筑工程施工中需要进行大体积的混凝土施工。而由于大体积混凝土工程所涉及的混凝土施工量较大，工程也更为复杂，常常会有裂缝等质量问题的发生。结合施工技术、规范丛书从混凝土的配制、浇筑及混凝土控温养护各施工环节阐述了大体积混凝土施工中裂缝产生的原因及控制措施。

【关键词】大体积；混凝土；收缩；裂缝

一、大体积混凝土的特点

大体积混凝土具有结构厚大、浇筑量大，工程条件复杂；混凝土设计强度较高，单方水泥用量较多，易使结构物产生温度变形；基础结构大多埋置地下，要求抗渗性能较高。大体积混凝土因体积相对庞大，在浇筑后温度升高幅度大，出现可观的膨胀量，到了后期降温阶段，又会出现相应可观的温度收缩，容易因为温度收缩过大、过快而使混凝土中出现严重的贯穿性裂缝，严重降低大体积混凝土的整体性、抗渗能力等。因此，如何控制混凝土的里表温差和温度变形而造成的裂缝，提高混凝土的抗渗、抗裂和抗侵蚀性能，是建筑工程大体积混凝土施工中质量控制的一个关键问题。

二、大体积混凝土裂缝分类及产生原因

大体积混凝土裂缝按其深度不同可以分为：贯穿性裂缝、深层裂缝、表面裂缝。 按照裂缝的成因又分为两种：一种，是由于荷载直接作用，混凝土超过极限拉应力而引起的裂缝，也称作荷载裂缝或结构性裂缝，另一种，是由于变形变化引起的裂缝，如结构由于温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素而引起的裂缝，也称做变形裂缝。大体积混凝土施工中产生的裂缝主要原因有以下几方面：

2.1 混凝土机构不良

水泥水化热，水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水化发生的热量聚集在结构内部不易散失，以致内部温度越积越高。 又由于混凝土结构表面可以自然散热，随大气温度变化而变化，使使里表温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。

2.2 温度的掌握不佳

外界气温变化，大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加里表层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土里表温差引起的温度应力。

2.3 混凝土体积的收缩

混凝土的收缩，混凝土中约 20%的水分是水泥硬化所必须的，而约 80℅的水分要蒸发。 多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。 混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。 影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺等。

三、大体积混凝土施工中裂缝的控制

在大体积混凝土工程施工中，由于水泥水化热引起的混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，而导致混凝土发生裂缝现象。因此，控制混凝土浇筑体水化热引起的温升、混凝土浇筑体的里表温差及降温速度，防止混凝土出现有害的温度裂缝（包括收缩裂缝）是大体积混凝土施工技术的关键问题。通过对大体积混凝土的深入研究和工程实践经验的反馈，控制大体积混凝土开裂应从以下几方面入手。

3.1 施工材料选用

大体积混凝土内部的温度上升是由于水泥水化反应释放热量造成的，由于混凝土的导热性差，使得热量蓄积。 因此，大体积混凝土降低水化热是最主要的任务， 降低水化热主要是从选材和配合比上着手。选用中低热水泥：在施工选用水化热较低的水泥及尽量降低单位水泥用量；掺加混合料及外加剂：为满足现场泵送混凝土的塌落度要求， 如单纯的增加单位用水量，不仅多用了水泥，还加剧了混凝土的干缩，而且会使水化热增大，容易引起开裂。 因此应选择适当的掺合料及外加剂。骨料：粗骨料在满足要求的情况下尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止裂缝的产生有利；细骨料宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗沙。

3.2 降低混凝土入模温度控制浇筑温度

为了降低大体积混凝土总温升和减少结构的里表温差，需要先控制混凝土的出机温度和浇筑温度。 混凝土的原材料中石子的比热较小，但其在每立方米混凝土中所占的重量较大；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，砂的温度次之，水泥的温度影响很小。 但是考虑到温度过高会引起较大的干缩以及给混凝土的浇筑带来不利影响，应适当限制浇筑温度。 这就要求在常规施工情况下合理选择浇筑时间，完善浇筑工艺以及加强养护工作。

3.3 大体积混凝土的浇筑方案

大体积混凝土的浇筑，除应满足每一处混凝上在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响， 施工前应根据实际情况采用相应的方法。

3.4 混凝土的保温和养护

在尽量减少混凝土内部温度的前提下，大体积混凝土的养护是一项关键工作，必须切实做好，养护主要是保持适当的温度和湿度条件，混凝土的保温措施也常常是起保湿效果。 从温度应力的观点出发，保温的目的有两个：其一，是减少混凝土表面的热扩散，减少混凝土的温度梯度，防止产生表面裂缝；其二，是延长散热时间，充分发挥混凝土的强度潜力和材料的松弛持性，便平均总温差对混凝土产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度， 防止产生贯穿裂缝。 保湿养护的作用是：首先，浇筑不久的混凝土，尚处于凝固硬化阶段，水化较快，适宜的潮湿条件可防止混凝土表面的脱水而产生干缩裂缝；其次，混凝土在保温（25～40）及潮湿条件下，可使水泥的水化作用顺利进行，提高混凝土极限拉伸和抗拉强度，便早期抗拉能力上升很快。

四、结束语

总之，在大体积混凝土施工中，裂缝控制主要是从降低温度应力和提高混凝土的极限拉伸强度入手。浇筑前避免材料过热，浇筑后保温，降低温度应力。 采取保温及缓慢降温的方法，减少混凝土表面的急剧热扩散，延长混凝土散热时间，防止形成较大的温差而引起表面或贯穿裂缝。 提高混凝土的极限拉伸，缓慢降温可充分发挥混凝土的应力松弛效应，提高抗拉性能，这是防止裂缝的有效措施。实践证明，在大体积混凝土施工中，合理选择施工材料，优化混凝土配合比，采用科学的施工方法，严格施工管理，加强大体积混凝土养护，就可以降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能，减少裂缝的产生，保证工程质量。

参考文献：

[1]徐艳华. 大体积混凝土水化热工程实例分析[J]. 四川建筑科学研究，2013，（1）.

[2]苏开创，李一帆. 大体积混凝土开裂原因及预防措施探讨[J]. 科技风，2013，（2）.

[3]董思思. 盈信大厦基础大体积混凝土配合比研究[J]. 科技创新与应用，2012，（24）.

作者简介：

杨鹏（1990-），男，四川巴中，四川农业大学城乡建设学院，研究方向为桥梁工程。

侯爽（1992-），女，四川广安，四川农业大学商学院，研究方向为宏观经济。

罗玉强（1992-），男，四川自贡，四川农业大学城乡建设学院，研究方向为房屋建筑。