大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展

程寶靈

（中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司 山東省青島市 266100）

引言

近些年，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市化進(jìn)程不斷加快，與此同時(shí)，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也有了快速發(fā)展，而城市的土地資源越來越少，我國的建筑趨向高層化，工程建設(shè)的規(guī)模越來越大，也越來越復(fù)雜，為了使建筑的安全得到保證，建筑物的基礎(chǔ)底板要大于不上結(jié)構(gòu)的平面尺寸，這些結(jié)構(gòu)由于厚度較大，水化熱多，并且需要較大的現(xiàn)澆工程，就使得混凝土內(nèi)外的溫差較大，這樣很容易有溫度裂縫產(chǎn)生。而溫度裂縫很難完全避免，在建筑工程中，要采取有效措施使裂縫能夠盡量減少。

造成建筑出現(xiàn)大體積混凝土開裂的原因有多種，比如材料、降溫措施及入模的溫度等，具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，對裂縫進(jìn)行控制的整個(gè)工程比較龐大?；炷两Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂會使結(jié)構(gòu)的性能受到影響，并且會影響到建筑的質(zhì)量，因此，要采取有效的措施，加強(qiáng)對技術(shù)的研究和應(yīng)用，對溫度應(yīng)力進(jìn)行控制，使混凝土溫度裂縫能夠有效減少。

1 溫度應(yīng)力與溫度裂縫

在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，溫度應(yīng)力是導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫的重要原因?；炷翜囟葢?yīng)力的時(shí)間大約在30d，在早期階段，影響到混凝土的絕熱溫升的因素有兩種，一種是混凝土單位體積中使用的水泥量，另一種是使用的水泥的品種，此外，隨著混凝土的齡期，并按照指數(shù)關(guān)系逐漸增加，混凝土齡期不斷增長，這一階段的彈性模量也不斷增高。中期應(yīng)力階段從早期結(jié)束時(shí)開始，并等待冷卻，一直到達(dá)到穩(wěn)定溫度，這一階段的混凝土性能越來越穩(wěn)定，并且彈性模量沒有發(fā)生較大變化。晚期應(yīng)力為最后階段，從中期結(jié)束開始，一直到后期進(jìn)行使用時(shí)為止，這時(shí)對溫度應(yīng)力產(chǎn)生影響的因素也有兩種，一種是外界的氣溫，另一種是水溫的變化。每一階段的溫度應(yīng)力都是在上一個(gè)階段的基礎(chǔ)上，各個(gè)階段的溫度應(yīng)力相加產(chǎn)生的結(jié)果就是產(chǎn)生比較大的拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致溫度裂縫。

各個(gè)階段的溫度應(yīng)力向作用的結(jié)果是產(chǎn)生溫度裂縫。而混凝土的材料不夠堅(jiān)固，比較脆，抗拉的強(qiáng)度比較低，也不具有較好的拉伸能力，在進(jìn)行短期加載時(shí)，極限拉伸變形會更小，因此，大體積混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一般不需要有拉應(yīng)力出現(xiàn)，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)中也沒有鋼筋，即使有鋼筋，也是在孔洞處，或者在表面，鋼筋非常少，如果有拉應(yīng)力出現(xiàn)，只能由混凝土自身承受，使用的脆性混凝土一般不具有較好的抗拉性，這就很容易有裂縫產(chǎn)生?；炷两Y(jié)構(gòu)開裂既會使結(jié)構(gòu)的外觀受到影響，還會導(dǎo)致強(qiáng)度降低，鋼筋銹蝕等，使結(jié)構(gòu)的耐久性縮短，其正常使用受到影響，因此，要重視溫度應(yīng)力導(dǎo)致的溫度裂縫問題，使混凝土開裂能夠得到減少。

2 控制大體積混凝土溫度裂縫需要考慮的因素

2.1 環(huán)境因素

進(jìn)行混凝土溫度裂縫控制中的一個(gè)重要因素就是入模溫度控制，溫度升高的基礎(chǔ)就是入模溫度，混凝土內(nèi)部的溫度與入模溫度成正比，因此，要有效的控制入模溫度。對入模溫度進(jìn)行控制，要從攪拌站開始，使原材料的溫度降低能夠使入模溫度得到減少。在溫度比較高的時(shí)候?qū)Υ篌w積混凝土進(jìn)行澆筑，重要的就是對原材料的溫度進(jìn)行控制，以使入模的溫度降低。通常，國外在控制入模溫度方面比較嚴(yán)格，一些工程為了使入模溫度降低，采用冰水對混凝土進(jìn)行拌制的方法，而國內(nèi)還不具有相應(yīng)的條件，采取的方法為減少原材料的溫度。

2.2 配合比的設(shè)計(jì)因素

水泥的用量影響到溫度裂縫，為了使水泥的用量能夠減少，可以在使用中、低水化熱水泥的基礎(chǔ)上，并對一些礦渣粉及粉煤灰進(jìn)行摻加，對溫度裂縫進(jìn)行較好的控制。如果一些地區(qū)沒有摻加礦渣粉的條件，一般采取單摻配制的技術(shù)，但是這一技術(shù)使用的水泥比較多，會增加混凝土的溫升。近些年來，我國的許多地區(qū)都具備了進(jìn)行雙摻的技術(shù)條件，對礦渣粉及粉煤灰都進(jìn)行摻加，能夠有效減小大體積混凝土澆筑的溫升。減水劑在混凝土的配合比中起著重要作用，選擇的外加劑起著關(guān)鍵的作用，要控制好配合比，選擇合適的外加劑。

2.3 結(jié)構(gòu)后期的強(qiáng)度選擇

在使施工的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需求得到滿足的基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)大體積混凝土，以及高強(qiáng)度等級的混凝土的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可以采用齡期較長的混凝土強(qiáng)度，以對摻和的礦物量的量進(jìn)行控制，減少水泥的用量，從而實(shí)現(xiàn)混凝土的水化溫升降低，并對裂縫進(jìn)行有效的控制。在混凝土施工技術(shù)不斷發(fā)展的情形下，國外為了使混凝土使用的水泥量能夠減少，而對具有較高強(qiáng)度的柱、墻混凝土采取混凝土后期強(qiáng)度。對于后期強(qiáng)度的齡期，國內(nèi)采用的一般為60d或者90d，國外一般采取的是56d。

3 溫度裂縫控制的方法

3.1 材料控制方法

導(dǎo)致產(chǎn)生大體積混凝土溫度裂縫的因素有多種，要對產(chǎn)生裂縫的具體原因進(jìn)行分析，然后以此為依據(jù)采取相應(yīng)的措施對裂縫進(jìn)行控制。首先，要考慮材料方法的因素，通過以上的分可知，溫度應(yīng)力過大是導(dǎo)致大多數(shù)溫度裂縫的原因，為水泥水化熱是導(dǎo)致溫度應(yīng)力的因素，因此，在材料控制方面的具體措施主要有以下幾點(diǎn)：①選用水泥時(shí)要具有合理性，選用中（低）水化熱的水泥，以使混凝土的溫度峰值降低；②將一些混合材料添加在混凝土中，保證添加的合理，以使水泥使用的量能夠減少，使混凝土的絕熱溫升能夠降低；③將緩凝劑或者高效減水劑加入到混凝土材料中，使在對混凝土進(jìn)行拌合使能夠減少用水量，也使水泥的用量能夠減少；四是選擇的骨料要具有較好的質(zhì)量。

3.2 水管冷卻法

由于使用大量水泥，在水泥水化時(shí)會匯集大量熱量，從而大幅度增加混凝土內(nèi)部的溫度，而混凝土不能夠進(jìn)行導(dǎo)熱，降溫也比較慢，因此，為了能夠保證工程進(jìn)度，在控制大體積混凝土溫度時(shí)經(jīng)常采用冷卻水管法，也就是將一些水管提前埋在混凝土中，水管需是網(wǎng)狀，然后管中會有冷水循環(huán)流動，可以對此進(jìn)行利用使混凝土內(nèi)部的穩(wěn)定降低。

3.3 跳倉施工技術(shù)

我國的裂縫控制專家王鐵夢教授在抗與放原則的基礎(chǔ)上提出了跳倉法，即對大體積混凝土的施工面進(jìn)行劃分，然后進(jìn)行分層澆筑，分塊施工。將溫度應(yīng)力釋放較短的時(shí)間，然后將若干個(gè)小塊連起來，形成一個(gè)整體，以增強(qiáng)混凝土自身的抗拉強(qiáng)度，從而對下一個(gè)階段產(chǎn)生的混凝土溫度應(yīng)力進(jìn)行抵抗。近些年，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，一般在地下室底板等對跳倉法應(yīng)用的比較廣泛。

3.4 循環(huán)蓄水控制法

循環(huán)蓄水控制法主要針對的是大體積混凝土基礎(chǔ)底板施工產(chǎn)生的溫度裂縫，由多種部分組成，包括管井降水井、循環(huán)水管道等?；A(chǔ)底板調(diào)溫養(yǎng)護(hù)的用水就不用使用專門用水，可以利用基坑井點(diǎn)降水以及收集起來的天然雨水，將其引入到調(diào)溫槽內(nèi)，然后對養(yǎng)護(hù)水的初始溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，養(yǎng)護(hù)水的溫度調(diào)節(jié)好之后，將其引入到基礎(chǔ)底板混凝土表面的降溫池，對養(yǎng)護(hù)水的溫度和深度進(jìn)行控制。使用這種方法，能夠通過在大體積混凝土表面進(jìn)行合理的循環(huán)蓄水，以對混凝土表面的溫差進(jìn)行控制，并且對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并且實(shí)現(xiàn)水資源的充分合理的利用，避免了水資源的浪費(fèi)，有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

3.5 設(shè)置永久變形縫

建筑物受到的影響因素比較多，比如地基存在不均勻沉降，溫度應(yīng)力以及地震的作用等，都會對建筑物造成不良影響，因此，為了使這些因素對建筑物造成的不良影響降低，就應(yīng)開始建設(shè)建筑物前，提前斷開即將要變形的敏感部位的結(jié)構(gòu)，將一定的變形縫留出來，使各個(gè)建筑物間能夠保證有足夠的寬度，并且保證建筑物在變形的過程中降低被破壞的可能性。大體積混凝土地下室設(shè)置永久的變形縫，通常需要整個(gè)結(jié)構(gòu)體系在設(shè)縫處完全脫開，尤其是高層與裙房間，要徹底的脫開，避免各自發(fā)生沉降，而影響到整體的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致產(chǎn)生變形。由于地下室是在土中，并且埋的比較深，設(shè)計(jì)變形縫的構(gòu)造的關(guān)鍵在于保證防水以及防潮，因此，在實(shí)際的過程中，地下室變形縫一般有兩種構(gòu)造，一種是止水帶內(nèi)埋構(gòu)造，一種是可卸式構(gòu)造。

4 結(jié)語

大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生主要由于溫度應(yīng)力的作用，在控制溫度裂縫時(shí)，需要進(jìn)行全面考慮，包括環(huán)境、配合比的設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)后期選擇的強(qiáng)度等，選擇合適的溫度裂縫控制方法，比如材料控制方法、水管冷卻法、跳倉施工技術(shù)、循環(huán)蓄水控制法以及設(shè)置永久的變形縫，等，依據(jù)實(shí)際的情況選擇合適的技術(shù)，推動大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)的應(yīng)用。