大體積混凝土溫度控制和裂縫防治技術(shù)

曾慶璘

（三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，湖北 宜昌 443002）

單次澆筑量大于1 000 m3的混凝土構(gòu)造物，在工程中我們將其稱之為大體積混凝土。在實際工程中，一般的混凝土結(jié)構(gòu)由于其水泥水化熱和材料自身具有的干縮特性，會產(chǎn)生裂縫，而大體積混凝土更是由于其內(nèi)部水泥水化熱量大、內(nèi)應(yīng)力更加集中而較普通混凝土而言更易形成裂縫，尤其在氣溫較低的季節(jié)，因此，有必要在施工時對大體積混凝土的裂縫進(jìn)行有效的分析和整治，以確保工程結(jié)構(gòu)具有良好的耐久性和安全性。

1 大體積混凝土溫度裂縫的形成與拓展

大體積混凝土中水泥及其膠凝材料是產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因。水泥在水化的一段時間內(nèi)將持續(xù)釋放出大量的水化熱，結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生熱量不能夠迅速地傳遞至混凝土表面消散，而是在混凝土結(jié)構(gòu)中形成一定的溫度梯度，由內(nèi)到外溫度持續(xù)降低。在進(jìn)行大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工時，由于外部溫度較低，而混凝土單向散熱距離較遠(yuǎn)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的水化熱消散速率有限，不能夠及時地將內(nèi)部熱量消散，就造成了大體積混凝土的內(nèi)、外溫差較大，并進(jìn)一步形成內(nèi)脹外縮的現(xiàn)象，產(chǎn)生較大的外部拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時，溫度裂縫便生成。

大體積混凝土在施工階段由最高溫度降低至最低或穩(wěn)定溫度時，其最大溫度拉應(yīng)力甚至?xí)^由其自重或荷載所引起的拉應(yīng)力，而混凝土材料本身是一種抗壓強(qiáng)度較大、抗彎拉性能不足的材料，更多的結(jié)構(gòu)抗彎拉性能主要有結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼筋所承擔(dān)，而一旦發(fā)生較寬的溫度裂縫導(dǎo)致鋼筋暴露于空氣中，銹蝕的鋼材抗拉強(qiáng)度將進(jìn)一步下降，從而使裂縫更進(jìn)一步拓展引發(fā)惡性循環(huán)，因此，在混凝土進(jìn)行施工，尤其是大體積混凝土施工時，一定要注意溫度裂縫的出現(xiàn)，確保工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

2 溫度裂縫的預(yù)防手段

溫度裂縫出現(xiàn)的季節(jié)大多是在冬季或氣溫較低的季節(jié)，在分析過其產(chǎn)生的原因之后我們不難看到，控制好外因（室外溫度）和內(nèi)因（澆筑散熱與養(yǎng)護(hù)）是對大體積混凝土溫度裂縫進(jìn)行預(yù)防的有效手段。具體而言，對大體積混凝土進(jìn)行溫度裂縫防控的手段應(yīng)當(dāng)包括以下幾點內(nèi)容。

2.1 嚴(yán)控混凝土選材過程

混凝土材料對結(jié)構(gòu)質(zhì)量的影響至關(guān)重要，而在大體積混凝土中，尤其以水泥材料最為關(guān)鍵，在選用商混時，拌和用水泥應(yīng)當(dāng)在滿足強(qiáng)度等級要求的前提下盡可能地使水化熱較低，如果經(jīng)濟(jì)條件允許，則應(yīng)通過試驗，確定是否添加減水劑等外加劑，或粉煤灰、纖維等物質(zhì)來改善大體積混凝土的收縮特性。

2.2 氣溫較低時適當(dāng)降低澆筑速度

大體積混凝土在施工階段如果遇到氣溫變化，則應(yīng)當(dāng)在氣溫較低的天氣適當(dāng)降低澆筑速度，但應(yīng)當(dāng)確保其滿足混凝土實際初凝時間。在進(jìn)行分層或分級澆筑時，上層混凝土澆筑時間應(yīng)當(dāng)在下層混凝土初凝后及時澆筑，降低施工縫位置引起應(yīng)力的集中所導(dǎo)致的溫度裂縫。一般情況下，在冬季每層混凝土結(jié)構(gòu)施工時所需商混罐車數(shù)量比常溫季節(jié)少，但應(yīng)當(dāng)按照實際工程條件進(jìn)行精準(zhǔn)配合，避免停工待料或現(xiàn)場壓料，從而從混凝土內(nèi)部熱量釋放角度盡可能地降低溫度應(yīng)力的產(chǎn)生。

2.3 強(qiáng)化澆筑過程中對混凝土的振搗

進(jìn)行大體積混凝土施工時，現(xiàn)場應(yīng)當(dāng)配備數(shù)量較多的振動棒，混凝土在泵送入模后及時振搗，避免出現(xiàn)離析和局部空隙，離析會造成大粒徑的集料下沉，更多的水泥集中于結(jié)構(gòu)上部，使上、下部熱量不均勻，造成更大的溫度差，需要注意振動棒應(yīng)快插慢拔，不要讓棒頭卡在鋼筋骨架的縫隙當(dāng)中或觸到下部企口位置，對于上下分層的混凝土，振搗時要注意盡可能讓振動棒插入到下層5～10 cm，最后一層混凝土振搗完畢后刮平。

2.4 加強(qiáng)現(xiàn)場溫度監(jiān)控與養(yǎng)護(hù)

如遇大體積混凝土施工時溫度較低，而分析溫度裂縫產(chǎn)生的原因也能得出，最重要的是要把握和控制好施工現(xiàn)場的溫度及對混凝土材料溫度進(jìn)行有效監(jiān)測。具體而言，在混凝土入模后的早期升溫階段，應(yīng)保證每2 h檢測1次結(jié)構(gòu)溫度；到后期降溫階段，應(yīng)當(dāng)保證不低于每4 h檢測1次結(jié)構(gòu)溫度。升溫速度較快或降溫速度較快都會引發(fā)溫度裂縫，而緩解溫度變化速率較快的主要做法在于注意施工時的養(yǎng)護(hù)條件的改善。一般情況下，在我國北方地區(qū)，11月入冬后平均溫度在0°，完成大體積混凝土的澆筑壓實后，現(xiàn)場的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)及時對混凝土表面進(jìn)行覆膜處理，對企口位置、柱、角、插筋等位置也應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一處理?；炷撩鎸颖砻嬗幸欢◤?qiáng)度并能站人時，施工技術(shù)人員可以上去將薄膜揭開并觀察其是否有縮裂產(chǎn)生。如果有，則應(yīng)抹平并適當(dāng)灑水保持其濕潤，然后再在其表面用薄膜重新覆蓋好，同時，可以加蓋1層或多層再生棉棉被或草席。對筏板側(cè)面或突出位置可以用麻袋、塑料膜進(jìn)行保溫處理，對后澆帶、電梯井等位置用薄膜覆蓋處理后應(yīng)當(dāng)用額外的彩色布將上口覆蓋。

當(dāng)進(jìn)入冬至日至大寒日間的溫度最低階段或經(jīng)歷大風(fēng)降溫導(dǎo)致的低溫階段時，除了對上述養(yǎng)護(hù)過程進(jìn)行規(guī)定操作外，還應(yīng)加設(shè)加熱設(shè)備來提高混凝土養(yǎng)護(hù)溫度，條件允許的情況下可以采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，確保混凝土內(nèi)外溫差在25℃左右（一般情況下混凝土內(nèi)部最高溫度在50～60℃），平均日降溫在25～30℃ ，通過上述養(yǎng)護(hù)手段確保大體積混凝土能夠更加均勻穩(wěn)定地散熱降溫，避免有害溫度裂縫的產(chǎn)生。

3 結(jié)束語

隨著我國日新月異的發(fā)展，各類工程建設(shè)施工的整體水平得到了極大提升，大體積混凝土的裂縫問題也得到了越來越廣泛的重視。了解溫度裂縫的主要成因，掌握大體積混凝土在完成澆筑后內(nèi)部溫度應(yīng)力的變化規(guī)律，通過改善冬季混凝土施工過程中的技術(shù)手段，制訂一系列因地制宜、行之有效的質(zhì)量控制方案，嚴(yán)格確保大體積混凝土施工過程中的各個環(huán)節(jié)滿足規(guī)范要求，才能確保工程質(zhì)量，建設(shè)出更加優(yōu)質(zhì)的建筑產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

［1］王福龍.大體積混凝土溫度控制和裂縫防治技術(shù)［J］.門窗，2017（06）：247.

［2］宋悅建.大體積混凝土溫度控制和裂縫防治技術(shù)［J］.工程技術(shù)研究，2017（02）：38-39.

［3］譚新鋒.大體積混凝土裂縫防治及溫度控制策略［J］.黑龍江交通科技，2012，35（08）：106.