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大体积混凝土温度控制与收缩裂缝的技术措施

作者：李峻岭

来源：《中国科技博览》2013年第29期

摘要：本文针对混凝土的裂缝问题，阐述了大体积混凝土产生收缩裂缝的原因，针对大体积混凝土抗裂技术进行一些初浅的探讨。

关键词：大体积混凝土 温度控制 收缩裂缝 技术措施

中图分类号：F284 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-431-01

混凝土是土木工程材料中一种脆性的弹性模量很小的材料，其抗压强度远远大于抗拉强度。这种特性决定着混凝土浇筑时由于不同原因产生的裂缝，诸如大体积混凝土在浇筑时会产生大量的水化热从而产生对抗温度应力时力不从心，出现大量的裂缝，加强大体积混凝土温度控制研究，对于了解大体积混凝土浇筑时产生裂缝的原因，并针对原因提供相应的防治措施有着相当的意义。

一、混凝土温度控制的途径

1、内部控制水泥的水化热和干缩。优化混凝土的配合比，合理选用粉煤灰和外加剂，降低单位体积水泥用量，采用水化热较低的水泥和具有微膨胀性能的水泥品种，补偿因水泥干缩带来的影响。

2、控制外部环境温度对混凝土的影响。采用骨料预冷方式，并添加冰片，利用冰的融解热吸收部分热量降低混凝土出机口温度；在砼输送车上采取隔热防晒措施，降低外界温度倒灌和太阳辐射热，控制混凝土浇筑温度。

3、降低基础约束区混凝土分层厚度，并做到短间歇均匀上升。 4、采用在混凝土内预埋冷却水的方式，降低混凝土内部温度。 二、温度裂缝的成因

首先是在浇筑初期，混凝土开始初凝的时候，因为内部环境的温度不尽相同，大体积混凝土的特点是混凝土使用量大，混凝土的截面面积大，水泥与水化合的热量释放速度快，所以在混凝土的最内部水化热集中程度最高，混凝土化合时产生的水化热因为面积过大的原因来不及疏散开来，这时候因为混凝土不同的温度而导致不同的膨胀系数，混凝土的表面受到很大的拉

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应力，这时混凝土因为抵抗不了这种拉应力而产生了温度裂缝，这种温度裂缝通常是产生在初凝的三天左右时间内。

其次，因为外围的混凝土来不及和内部的混凝土同步的膨胀而受到了压应力，当然这时候的压应力很小，尚在混凝土可以承受的范围内，但这为后面混凝土的终凝埋下了隐患，当大体积混凝土达到终凝时间时，这时候，水化热的产生已经接近了尾声，大体积混凝土的内部温度也逐渐降低下来了，混凝土开始回缩，这时候因为混凝土的弹性模量小而导致对混凝土徐变的限制，徐变的速度降低，换言之就是混凝土不能进行自由的收缩，这时候大体积混凝土必将产生极大的拉应力而间接导致裂缝的产生，通常我们也把它称为温度收缩裂缝。

还有混凝土结构使用多种土木材料的复合，在其中不仅有水泥和水的结合，还有各种沙石、钢筋等骨料的配合，热量的产生带来的温度不仅影响了混凝土，还影响了在其中的各种材料，大型混凝土的结构更为复杂，使用的钢筋和粗石骨料纵横交错，而它们各种的弹性模量也不同，收缩程度也是不一样，水泥与水的化合物的收缩程度将远大于钢筋等骨料的收缩系数，这时骨料就成为水泥与水的化合物的约束，这种约束的不一致也必将带给混凝土的裂缝产生。 最后，混凝土与周围环境的温度差较大，混凝土与周围的环境如空气，其他基础结构的温差过大，约束应力得不到释放时产生的一种温度裂缝，这种裂缝通常会产生在拆模之后，大体积混凝土突然和周围的环境直接接触而导致温度的剧烈变化而产生的施工裂缝。 三、大体积混凝土收缩裂缝防止措施

1、配合比的设置。因为温度的来源为水泥与水化合时产生的热量，减少一定量产生的水泥化热，能在一定程度上减少温度裂缝的产生，而这点在大体积混凝土水泥化热的问题表现更为明显，那么问题变成了如何减少水化热，降低水化热应该从改善水泥和水的配合比入手。 （1）减少水泥的用量。减少单位体积的水泥用量是成效颇为明显的一种改善水化热作用影响的一种方式，但是在减少水泥用量的同时又要保证结构的安全，这就需要经过规范和实验的测试才能执行此措施。同时还要保证混凝土的凝结硬化时间。

（2）使用外加剂和掺合料。外加剂的掺和是改善混凝土常用的措施，一些外加剂如缓凝剂和减水剂的作用效果都十分明显，还有如加气剂等改善混凝土级配的作用试剂。

（3）优化骨料级配。骨料的因为温度的膨胀收缩而引起的混凝土的裂缝也是大体积混凝土浇筑时的显著问题，如何优化骨料级配，保证混凝土骨料的均匀分布，尽量减少骨料膨胀时的带来的裂缝。

2、温度控制措施。除了减少温度产生的改善混凝土配合比的措施，我们还应该随时观测混凝土的水化热的产生温度，严控内外温度差距过大而形成裂缝，一般我们有减少混凝土出机温度和浇筑进入模板时的温度两方面的措施。

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（1）减少出机时的温度。除了改善混凝土的配合比能降低水化热的产生原理上的措施以外，还有一些简单的措施或是注意事项也可以很大程度上减低混凝土的搅拌出机时的温度，比如，沙石的比热容要明显低于水，但沙石的容量却在整个混凝土材料的比重很大。所以沙石的温度对于混凝土的温度影响也很大，如何妥善保存好沙石的储存，避免沙石运至场地之后长时间的直接受到阳光的照射，从保证工程质量的角度入手，可以在施工现场场地、沙石的堆放处设置施工棚，经常喷洒凉水等措施。

（2）控制浇筑入模前的温度。在混凝土的搅拌之后，混凝土经常使用泵送的方法，在这个过程当中应该在泵送管长度范围内采用措施避免阳光的照射、温度的提升。一般说来可以通过覆盖草料的方式实现。

（3）养护时的温度控制措施。无论是混凝土的养护还是温度的监控措施都是为了减少混凝土热量的过快提升或过快降低，这两种温度变换的速度过快都会导致混凝土裂缝的产生。所以减缓温度的变化是大体积混凝土养护阶段所要做的工作。一般来说，有减少混凝土表面温度的扩散和减缓散热速度、延长散热时间两方面的方法。

（4）温度的监控。混凝土的温度无法直接观测，需要通过一定的技术手段来进行监测，监测的主要方法是在大体积混凝土中埋设若干个温度测量点，在混凝土浇筑初期每隔2个小时监测一次数据，在后期可以6小时监测一次，随时掌握混凝土浇筑养护时的温度变化，并针对各种变化实施相对应的施工措施。 四、结 语

综上所述，在大体积混凝土的施工过程中，只要在材料选择、施工工艺及后期的养护过程中采取可靠的综合温控措施，就可以防止混凝土收缩裂缝的发生。