大体积混凝土温度裂缝的控制方法探讨

大体积混凝土温度裂缝的控制方法探讨

陈军

陈军

深圳市中行建设监理有限公司518009

摘要：钢筋混凝土的裂缝控制是关系到结构能否满足正常使用要求的重要研究课题。虽然结构设计是建立在强度的极限承载力基础上的，但大多数工程的使用标准却是由裂缝控制的。

关键词：大体积混凝土；裂缝控制；温度裂缝

引言：混凝土是应用最广泛最重要的工程结构材料之一。随着国民经济的快速发展，我国基础设施建设突飞猛进，大体积混凝土越来越广泛，比如各种型式的混凝土大坝、港工建筑物、高层建筑的地下室混凝土地板以及很多大型的基础承台等都是用大体积混凝土浇注而成的，同时大体积混凝土结构由温度而引起的裂缝及裂缝的开展日益受到土木、水利等工程界人士的重视。

一、大体积混凝土的定义

关于大体积混凝土的定义，目前尚无统一定义。美国混凝土学会有过这样的规定“任何就地浇注的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大的限度减少开裂”。日本建筑学会标准的定义是“结构断面最小尺寸在以上，水化热引起的混凝土内的最高温度与外界气温之差，预计超过℃的混凝土，称为大体积混凝土。

大体积混凝土的特点除体积较大外，更主要是由于混凝土的水泥水化热不易散发，在外界环境或混凝土内力的约束下，极易产生温度收缩裂缝。因此仅用混凝土的几何尺寸大小来定义大体积混凝土，就容易忽视温度收缩裂缝及为防止裂缝而应采取的施工要求。至于用混凝土结构可能出现的最高温度与外界气温之差达到某规定值来定义大体积混凝土，也是不够严密的，因为各种温差只有在“约束”条件下才能产生温度应力及随之而来的温度裂缝，要避免出现裂缝的允许温差还需由约束力的大小来决定，当内外约束较小时，混凝土的允许温差就大，反之则小。因此，下列定义大体积混凝土应该更能反映大体积混凝土的工程性质现场浇筑混凝土结构的几何尺寸较大，且必须采取技术措施解决水泥水化热及随之引起的体积变形问题，以最大的限度减少开裂，这类结构称为大体积混凝土。

二、裂缝的基本概念

一般来说，裂缝是指固体材料中的某种不连续现象，在学术上属于结构材料强度理论范畴。近代科学关于混凝土强度的微观研究以及大量的工作实践所提供的经验表明裂缝是一种人们可以接受的材料特征。结构物的裂缝是不可避免的，从不同的国家来看，各国的规范对混凝土构筑物的裂缝都有不同的控制范围和要求，要保证混凝土构筑物不出现裂缝可以说是不可能的。在我国在对不同环境下混凝土构筑物，在不同的介质情况下，所规定的混凝土裂缝宽度也是不同的，所以说，对混凝土构筑物的裂缝我国规范规定在设计上有一定的允许宽度。国际上也都根据本国的特点，对混凝土的裂缝都有明确的规定，说明混凝土结构的裂缝在一定范围内是允许的，要想控制混凝土构筑物不开裂是很难的，而只能把裂缝宽度控制在一个合理的范围内。因此，混凝土有裂缝是绝对的，无裂缝是相对的。

三、裂缝控制的定义

钢筋混凝土结构裂缝是一个带普遍性的技术问题。结构的破坏和倒塌都是从裂缝的扩展开始的，如强烈地震后震区的建筑物上布满了各种各样的裂缝，荷载试验的钢筋混凝土梁上出现大量裂缝等等。所以人们对裂缝往往产生一种破坏前兆的恐惧感。的确，裂缝的扩展是结构物破坏的初始阶段，结构物裂缝可以引起渗漏，引起持久强度的降低，如保护层剥落、钢筋腐蚀、混凝土碳化等。所以，习惯的概念，甚至某些验收规范和某些工程现场都是不允许结构物上出现裂缝的。

四、大体积混凝土温度裂缝控制措施

1、选择合理的结构形式和合理的分缝分块

根据大体积混凝土工程施工特点，大体积混凝土基础工程设计除应满足设计规范及生产工艺的要求外，尚应符合下列要求：

（1）基础混凝土宜选用中低强度混凝土，强度等级宜在C20-C35的范围内选用，利用后期强度R60。

（2）基础的配筋除应满足基础承载力及构造要求外，还应结合大体积混凝土的施工方法整体浇筑或分层浇筑、泵送混凝土或非泵送混凝土浇筑等增配承受因水泥水化热引起的温度应力及控制温度裂缝开展的钢筋，以构造钢筋控制裂缝。

（3）基础设置于岩石类地基时，宜在混凝土垫层上设置滑动层，滑动层构造可采用一毡二油，在夏季施工时也可采用一毡二油。

（4）从降低大体积混凝土浇筑块的温升、控制混凝土的裂缝、降低地基约束、控制混凝土浇筑块体的温度及便于大体积混凝土施工的角度出发，对基础的结构混凝土的强度等级、结构配筋、基础底面滑动及变形缝、施工缝的设置提出要求，因此要选择合理的结构形式和分缝分块。

（5）大体积混凝土施工中允许设置水平施工缝，水平施工缝的设置应根据混凝土浇筑过程中温度裂缝控制的要求、混凝土浇筑能力和方便结构钢筋的绑扎等因素确定。

（6）大体积混凝土工程施工前，应编制详细的施工组织设计，应对施工阶段大体积混凝土浇筑块体的温度、温度应力及收缩应力进行验算，确定施工阶段大体积混凝土浇筑块体的升温降值、内外温差及降温速度的控制指标。可以采用有限元法，通过计算机计算出温度应力，判断是否会产生温度裂缝。

2、合理选择原材料，优化混凝土配合比

选择混凝土原材料、优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有较大的抗裂能力，具体说来，就是要求混凝土的绝热温升较小、抗拉强度较大、极限拉伸变形能力较大、热强比较小、线胀系数较小，自生体积变形最好是微膨胀，至少是低收缩。

3、提高混凝土施工质量，改善混凝土性能

（1）要重视施工前的准备工作。各种设备、工具要能立即投入使用，使混凝土温度控制能够满足设计要求。

（2）控制出机温度。在混凝土的各种原料中间，石子的比热较小，但每立方米混凝土中石子所占的重量最大，而水的比热最大。

（3）控制浇灌温度。为了降低混凝土从搅拌机出料到卸料，泵送和浇灌振捣后的温度，减少结构的内外温差，一般按季节采取措施。

（4）改进搅拌工艺。即在搅拌的混凝土时，改变以往的投料程序，采取先把水、水泥和砂拌和后，再投放石子进行搅拌的新方法。这种搅拌工艺被为“裹砂法”，也可称为二次投料法。

（5）振捣工艺。即是浇灌后的混凝土，在振动界限以前，给予二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和孔隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，以减小内部微裂，增加混凝土密实度，从而可使混凝土抗压强度提高一左右。

4、加强混凝土的温度检测工作

温度控制是大体积混凝土施工中的一个重要环节，也是防止温度裂缝的关键。而在引起裂缝产生的诸多因素中，混凝土水化热和外界气温造成的构件内部温度应力是一个很主要的因素，为了控制裂缝的产生，这不仅要在混凝土成型之后，对混凝土的内部温度进行监测，而且应在一开始，就对原材料、混凝土拌和，入模和浇筑温度进行系统的实测。

5、加强混凝土的保温和养护

刚浇筑的混凝土、强度低、抵抗变形能力小，如遇到不利的温湿度条件，其表面容易发生有害的冷缩和干缩裂缝。

保温的目的是减小混凝土表面与内部温差及表面硅温度梯度，防止表面裂的发生。无论在常温还是在负温下施工，混凝土表面都需覆盖保温层。常温保温层，可以对混凝土表面因受大气温度化或雨水袭击的温度影响起到缓冲作用负温保温层则根据工程项目地点、气温以及控制混凝土内外温差等条件进行设计。但负温保温层必须设置不透风材料覆盖层，否则效果不够理想。保温层兼有保湿的作用，如果用湿砂层，湿锯末层或积水保湿效果尤为突出，保湿可以提高混凝土的表面抗裂能力。

结束语

通过分析了大体积混凝土的裂缝控制方法，得出要控制混凝土的开裂，必须从以下几个方面着手：①选择合适的结构形式和合理的分缝分块。②合理选择原材料、优化混凝土配合比。③提高混凝土质量、改善混凝土性能。④加强混凝土的温度监测工作。

参考文献：

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[2]韩再川.大体积混凝土设备基础施工温度裂缝的控制，山西建筑，4（28），2004，4

[3]陈书明.大体积混凝土施工及裂缝控制，建筑技术开发，2004，4

[4]许尔新.浅谈混凝土施工中的温度裂缝，中国建设信息，2004，12