大体积混凝土施工中温度裂缝的控制

袁红友

北京城建八建设发展有限责任公司，北京 100012

摘要：目前我国经济和科技水平发展十分快速，混凝土是我国的主要的施工材料。但在大体积混凝土温度控制中还存在很多问题。在浇筑大体积混凝土过程中，由于水泥的用量较大，其水化过程会产生大量的热量，大量的水化热聚集在混凝土内部，如果无法得到有效的散发，会导致混凝土浇筑在初期阶段温度明显上升，而此时混凝土表面散热速度较快，混凝土的内外表面形成较大的温度差，进而使混凝土内部产生压应力,而外部产生拉应力，随着应力的持续增加，当其超过混凝土本身的承受力时就会出现裂缝。

关键词：大体积混凝土；温度控制；混凝土裂缝

引言

通过大体积混凝土施工中温度因素对裂缝病害的作用机理，掌握到温度控制管理的指导参数，提升大体积混凝土的施工质量。本工程首先对混凝土施工的重难点进行了分析，研究制订出相应的对策措施，制订科学的混凝土施工方法和工艺流程；科学的计算收集混凝土的温度波动信息，大体积混凝土温度控制措施的实施效果评价，优化温度控制技术的应用，解决各种大体积混凝土施工中所存在的裂缝病害隐患^[1]。

1 大体积混凝土裂缝成因分析

1.1 温度应力

大体积混凝土因为对于水泥材料的用量比较多，浇筑体积较大，所以在水泥水化过程中会产生大量的热量，由于混凝土导热性能差，内部环境封闭，使得热量无法得到完全释放，水泥水化热越聚越多，导致内部的温度急剧上升，明显高于混凝土的表面温度。随着混凝土期龄、弹性模量、强度的增加，对混凝土的变形约束也越来越大。在内外温度差的作用下，混凝土内产生温度应力，当温度应力大于混凝土抗拉强度时裂缝产生。由于温差引起的变形导致温度应力的产生，温差梯度大，温度应力也大。对于昼夜温差比较大的地区，当混凝土入模温度较大，而之后温度又大幅度降低时，如果不对其采取一些措施，那混凝土暴露在空气中会使得内外温差梯度过大，导致温度应力产生，进而形成裂缝。

1.2 混凝土的收缩变形

混凝土浇筑作业完成以后，混凝土开始不断的硬化，混凝土中的约20%左右的水分用于水泥硬化，其余大部分水分在混凝土内部蒸发，引起混凝土体积收缩，周围受钢筋约束的混凝土收缩速度相比远离钢筋约束的混凝土较慢，从而产生了收缩应力，当这些应力足够大时，就会导致混凝土出现开裂。收缩裂缝的产生与水泥品种、混凝土配合比、原材料的质量也有一定的关系。

2 大体积混凝土施工中温度裂缝控制措施

2.1 采用温度钢筋的控制技术

这类技术在应用的过程中能够起到良好的裂缝防控作用价值，主要是在施工期间于板体结构的表面区域，双向性地设置能够预防出现裂缝的温度钢筋材料，将配筋率控制在0.1%以上，直径在符合标准的情况下，尽可能地选择使用小钢筋，以此来有效针对结构内部温度应力所引发的膨胀现象和收缩现象进行控制，建议在施工期间将钢筋材料的直径控制在5毫米到12毫米之间，间距控制在90毫米到140毫米上下，这样可以有效改善混凝土表面区域的稳定程度，同时还能起到对温度应力的抵消作用，在现场区域可以按照具体的状况进行钢筋的深处设置，或者是单独设置抗拉钢筋材料，在外围构建的相关结构区域进行搭接或者是锚固处理^[2]。

2.2 重点应用冷却技术

企业在整个施工的过程中应该强化冷却技术应用力度，合理的运用此类技术措施来预防、控制结构可能会出现的裂缝现象与问题。首先，要求施工技术人员在工作的过程中，运用循环冷却水技术措施，在结构内部区域设置冷却水管，便于循环地在其中输入冷却水，降低内部区域的温度，而外部结构则需要合理设置能够保持温度和湿度的材料，例如：可以在外层结构区域设置薄膜，降低外部区域的温度降低速度，尽可能利用相关技术措施将结构内部和外部之间的温度差异维持在20摄氏度到24摄氏度之间，这样可以规避因为内部区域与外部区域之间温度差异过高出现的裂缝现象。其次，使用冷却水技术期间应该注意的是，后浇钢筋不可以出现断开性连接的现象，如若属于加密设置钢筋的部分，就要一次性地完成施工，结合规范标准、规格要求等对钢筋进行绑扎处理，以免钢筋结构在支撑模板环节、浇筑环节出现偏差性的问题，保证结构建设的安全性，避免出现影响稳定性的因素^[3]。

2.3 外加剂的使用

外加剂虽是辅助材料，但却起着重要的作用。掺入外加剂，可以适当地提升水泥的密度，加强水泥的韧性，从而减少水泥空隙，降低其干缩性，减小裂缝。大体积混凝土可适当加入缓凝减水剂、膨胀剂、减缩剂等外加剂。缓凝剂可以对混凝土的凝结时间和硬化性能进行调节，但缺点是在混凝土后期阶段从物理力学性能上产生不利影响。混凝土膨胀剂的作用是用来补偿混凝土干缩和密实混凝土、提高混凝土抗渗性，在实际工程中主要用于防水和抗裂两个方面，现在使用较多的场合是配制高等级防水混凝土和适当延长伸缩缝或后浇带间距，适当加入膨胀剂可降低混凝土抗裂风险。

2.4 混凝土配合比

混凝土配合比设计是混凝土工程中一项很重要的工作，它直接影响到混凝土工程的质量和成本。对配合比进行优化是大体积混凝土实验（施工）中的重要环节。在配制大体积混凝土时，可以通过适当加大上述骨料和外加剂用量来降低单方水泥用量，其中，要尽量控制粗骨料中碎石的针片状颗粒，使其含量控制在1.5%内，同时要考虑到经济效益，对水泥使用量和粉煤灰的掺量进行控制。在满足上述要求的同时，还应将含泥量控制在1.5%以下。

2.5 科学应用分层浇筑的控制技术

从具体情况来讲，大体积混凝土施工建设期间，如果使用一次性的浇筑方式很容易导致内部区域、外部区域的温度差过高，出现温度应力的现象，引发相应的裂缝问题。在此状况下，就应结合结构的浇筑、建设情况，使用全面性、分段性、斜面性的不同分层浇筑方式，有效预防出现温度裂缝现象。企业在施工的过程中，应结合现场的具体状况、设计内容等，针对性选用合适的分层浇筑技术与措施，预防发生初凝裂缝、温度离析等问题，这样才能从根本层面减少问题的发生率。同时在使用分层浇筑技术、措施期间，还应严格控制坍落度，在提升结构完整性的同时，避免因为连续性的浇筑发生温度裂缝的缺陷，这样可以从根源层面入手提升结构的稳定程度，以免影响施工的有效性^[4]。

2.6 加强混凝土的保温和养护

对于刚刚浇筑的混凝土来说，不仅强度低、抗变形能力差，在使用的过程中一旦遇到不利的气候条件，其表面就会出现有害的干缩以及冷缩裂缝。因此，要避免这些问题的出现，就需要开展针对性的保温保湿养护工作，且整个养护时间不得低于14d，这样才能有效预防贯穿式裂缝。对于常温保温层的铺设来说，不仅可以使混凝土表面免受温度变化和雨水的侵袭，还能起到一定的保湿作用。定期的保温保湿养护，能够大幅提升混凝土抵抗表面开裂的能力。

3 结语

目前，大体积混凝土已经被广泛应用于各类大型工程建筑中，尤其是地下超长结构体系。混凝土裂缝问题是不可避免的，做好裂缝问题的防治至关重要。要不断创新混凝土施工材料与工艺，完善施工管控方案，全面提高混凝土的性能，减少混凝土裂缝的出现，为建筑质量提供保证^[5]。

参考文献：

[1]关柯.建筑施工手册（第五版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2019.

[2]梅健.大体积混凝土浇筑温度应力及裂缝分析[J].浙江建筑，2021（10）：23–26.

[3]张勇.大体积混凝土承台水化热的管冷效果分析[J].铁道建筑技术，2017（9）：42–46.

[4]张良,陈东风.浅论大体积混凝土温控综合措施[J].治淮,2017(01):29-31.

[5]莫涛著,李红.大体积混凝土温控措施[J].城市建筑,2021 (04):75+78.