大体积混凝土的温度控制技术及防裂措施

大体积混凝土的温度控制技术及防裂措施

柯炎军

一、混凝土的性能介绍

混凝土温度控制在混凝土中，具有非常重要的意义。主要由于两方面的原因：一是在建筑工程中，混凝土常会出现温度裂缝的问题，当出现裂缝后其结构的整体性和耐久性也会受到影响；二是在建筑物的运转过程中，温度的变化产生的温度应力对于结构的带有明显的不可忽视的深远影响。

大致上说，混凝土的组成是有骨料和水泥浆两相材料；但在小体上说，它又是三相材料。这也可以说明建筑工程中混凝土材料涵盖非常强的复杂性，它的组成主要由化学外加剂、水泥、细骨料、等原材料。

混凝土的性能，主要体现在其工作性、强度、经济性和耐久性。混凝土拌合物工作性良好是混凝土的基本要求，同时混凝土的工作性也是决定建筑工程质量的重要因素之一，因此加强混凝土性能的探讨与研究具有非常重大的意义。

二、影响混凝土结构和性能的温度应力分析

根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：

早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。

根据温度应力引起的原因可分为两类：

自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，大体积混凝土基础，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。

约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。

这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。

要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响，具体计算就不再细述。

三、混凝土配合比设计的高性化对混凝土结构与性能的影响

1耐久性

对于普通混凝土，高性能化是目前的一种主流方向，而高性能混凝土首要保证的是，其对耐久性要求。耐久性的要求包括抗冻性、抗渗性、抗侵蚀性、抗碳化性等。研究表明造成混凝土劣化的原因，多数都是因为有害介质经由水的侵入而产生，所以混凝土的耐久性受混凝土抗渗性的直接影响。提高混凝土混凝土的抗渗透性是提高混凝土耐久性的主要手段。

2强度

混凝土最基本的性能特征是其强度。高层建筑、大跨度桥梁等都对混凝土强度提出了更高的要求。一般来说，只要各种强度等级的混凝土中的水胶比低于0.4，都可实现高性能混凝土。在混凝土中水胶比和矿物细掺料的用量是影响强度的最为主要因素。

3工作性

在高性能混凝土拌合物中，其工作性能非常重要，工作性能是关系到高性能混凝土浇筑质量的关键。高性能混凝土拌合物应具良好的可泵性和高流动性，同时还应该具有不离析和不泌水等等的特性。

四、在建筑工程中温度裂缝产生原因

在建筑工程中混凝土中产生裂缝有很多原因，主要是因为环境温度和环境湿度的各种变化，不恰当的养护工作与混凝土结构的不合理，混凝土原材料的不合格等。而与温度有关的原因主要如下：

1.在混凝土硬化的期间，水泥会放出大量的水化热，其的内部温度也会不断提升，尤其是混凝土内部热量不易散发，温度峰值在45～55℃，而表面因受大气温度影响，散热较快，形成内外温差，若表面养护不好，将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩，此时表面受到内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力（内部降温慢，受自约束而产生压应力），而混凝土早期抗拉强度低，因而出现裂缝。

2.在混凝土降温的阶段中，混凝土会逐步的冷却，加上其本身的压力收缩，当受到外部的约束而产生了内部裂缝。环境中气温的降低，也会在混凝土表面致使较大的拉应力。当这些拉应力大大超出其所能抗裂的能力时，即会出现裂缝。在许多建筑工程中，混凝土的内部湿度变化会很小且速度较慢，但表面湿度可能会变化很大且剧烈。如不周全的养护、环境时而干燥时而潮湿，表面的形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝的产生。

五、混凝土温度的控制和防止裂缝的措施

1在对混凝土进行配制时，应严格控制水泥用量和水灰比，应该选用低热或中热水泥进行拌制混凝土，也可在拌制混凝土中混掺适量的减水剂，或对混凝土后期强度进行合理利用，以此来降低水泥用量；选择级配良好的骨料，减少空隙率和砂率，控制砂石的含泥量，降低水灰比，提高在建筑工程的工作中混凝土的密实性和抗拉强度。

2在浇筑混凝土时，应该尽量避开炎热的天气，特殊时期也可采用冰水来进行混凝土的拌制，以此来降低在混凝土的浇筑温度。

3分层浇灌，减少浇筑的厚度，基于每层的厚度不大于300mm，采取分块分层间隔浇筑，分块厚度1.0～1.5m，以利于水化热的散发，或对每隔20～30m的距离留一条0.7～1.0m宽的后浇带，用来减低温度的收缩应力。

4在夏季应适当延长和加强洒水养护时间，在冬季应适当延缓保温和脱模的时间。

5在规定的拆模时间内，应对气温进行表面保温，防止混凝土表面温度发生急剧变化。

6在较厚的大混凝土垫层上，在混凝土进行浇筑时，可通过铺二层沥青来减少热作用。

7构件进行蒸汽养护时，应该控制升温速度不大于25℃/h，降温速度不大于20℃/h。

8改善混凝土的约束条件，主要的措施是：

1）分缝分块应合理进行。

2）避免基础过大起伏。

3）安排施工工序应合理进行，让过大的高差和侧面的长期暴露的问题从此得到解决。在此之外，对混凝土的性能进行改善，让抗裂能力得到提高。加强混凝土表面的养护，防止表面出现干燥收缩等裂缝，十分重要的是要保证混凝土的质量，应该避免施工中贯穿性裂缝的发生。

结束语

对于混凝土温度控制与防裂，应采取预防为主，亦须要精心设计、施工，采用有效措施，使建筑工程中混凝土施工质量得到很好的保证。

各项技术措施是相互关联、相互制约的，建筑工程施工中必须结合实际情况、全方面问题考虑、合理采用有效措施，才能起到良好的效果。在优化配合比设计中，改善建筑施工的工艺，建筑施工质量的提高，对建筑施工组织管理的严格坚持，足以有效控制混凝土温度裂缝和施工裂缝的产生。

参考文献

[1]王文伯.混凝土施工及质量防治措施.交通世界，2010

[2]刘柯.混凝土温度监测及分析研究.建筑技术开发，2015

[3]朱伯芳.混凝土温度应力与温度控制.北京：中国电力出版社，2010

[4]成国强.高性能混凝土配合比设计与配制的研究，2010