摘要：冬季施工中大體積混凝土溫度裂縫成因及其影響因素，對溫度裂縫的防治提出了技術措施
關鍵詞：大體積混凝土 裂縫 防治措施
1、大體積混凝土裂縫機理分析
大體積混凝土內出現的裂縫，按其深度的不同，一般可分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三類。貫穿裂縫切斷了結構斷面，破壞結構的整體性和穩定性，危害性是嚴重的，如與迎水面相通，還引起漏水。深層裂縫部分切斷了結構的斷面，也有一定的危害性。表面裂縫危害性較小，但處于基礎或者老混凝土約束范圍以內的表面裂縫，在內部混凝土降溫過程中，可能發展為深層甚至貫穿裂縫。北方冬季施工時由于環境氣溫過低，混凝土表面散熱速率加快，從而導致混凝土內外溫差極劇增大，更容易造成混凝土表面與內部形成的溫差裂縫，甚至形成貫通裂縫。
貫穿裂縫成因：隨著水泥水化反應的結束以及混凝土的不斷散熱，大體積混凝土由升溫階段過渡到降溫階段，隨溫度降低，體積收縮。由于混凝土內部熱量是通過表面向外散熱的在降溫階段，混凝土溫度場的分布仍是中心溫度高，表面溫度低的狀態，因此內部混凝土產生較大的內約束，同時，地基和邊界條件也對收縮的混凝土產生較大的外約束。所以降溫收縮，在混凝土中形成了較大的拉應力，從而引起大體積混凝土的貫穿裂縫。
可見，大體積混凝土產生溫度裂縫的原因，一個是混凝土內外溫度變化差引起的應力和應變，另一個是混凝土本身的抗拉強度和抵抗變形能力。當應力值大于混凝土的極限抗拉強度時，混凝土即出現裂縫。
2、影響大體積混凝土溫度裂縫的主要因素
1）水泥水化熱的影響：大體積混凝土由于結構物斷面大，自身的導熱性能又較差，澆灌后，在硬化期間，水泥放出大量的水化熱。據實測，它引起的溫度在工程的施土中高達20-30℃，在混凝土澆筑后的3-5d達到最高值，由此引起混凝土內部溫度不斷上升，表面和內部溫差很大。水泥水化熱聚集在結構物的內部不散失而引起升溫，引起不均勻膨脹與收縮，當受到約束時，就會導致混凝土開裂。水化熱與水泥用量、水泥品種有關，并隨混凝土的齡期按指數關系增長。
2）澆筑溫度與外界氣溫的影響：在東北冬季澆筑混凝土，由于環境溫度較低，內部與表面溫度差很大，特別是大體積混凝土基礎結構平面尺寸很大時，澆筑溫度對混凝土內部裂縫的開展影響明顯，容易產生表面裂縫或貫穿性裂縫。因此澆筑溫度是不可忽視的因素之一。
3）約束條件的影響：結構物在變形過程中，由于約束條件的存在，必然會受到一定的約束或抑制而阻礙變形。若沒有約束，無論內部溫度和外部溫度如何變化，都不會引起開裂。對于大體積混凝土來說，它總是置于一定的基底之上，這個約束產生的應力大于混凝土的抗拉強度時就引起開裂，直至貫穿。
4）混凝土的收縮變形的影響：在大體積混凝土中，僅有20%左右的水分是水泥水化所必須的，尚有80%的游離水分需要蒸發，多余水分蒸發所引起的混凝土體積收縮稱為收縮變形。因此，混凝土的收縮變形在約束力的作用下，在其內部就會產生拉應力，從而引起混凝土的開裂
3、防治溫度與收縮裂縫的技術措施
為了有效地控制有害裂縫的出現和發展，可采取如下措施：
1）降低水泥水化熱
①采用低水化熱或中水化熱的水泥品種配制混凝土。
?、诔浞掷没炷恋暮笃趶姸然?0d強度，減少水泥用量。試驗結果表明，每增加10公斤水泥用量，其水化熱將使混凝土的溫度相應升高1℃。
?、郾M量選用粒徑較大，級配良好的粗骨料，摻和粉煤灰等摻合料，或摻入相應的減水劑緩凝劑，改善混凝土和易性，從而降低水灰比，以達到減少水泥用量、降低水化熱的目的。
?、苡杪窭鋮s水管強制降溫，但必須注意嚴格控制進出口水溫溫差，一般不超過25℃。
?、菘刂瓢韬嫌盟疁囟?，防止水泥水化熱峰值提前上升，可采用冷水拌制混凝土，一般采用4—13℃冷水拌制混凝土。當外界氣溫為負溫時，可采用30—40℃熱水進行攪拌。
2）降低混凝土的入模溫度
?、龠x擇較適宜的溫度澆注大體積混凝土，灌筑溫度控制在8— 10℃，入模溫度控制在5℃左右。
②摻入相應的緩凝型減水劑。
?、刍炷寥肽r，采取通風散熱措施，加快熱量的散失。
3）加強施土中的溫度控制
?、僭诨炷翝沧⒅螅龊没炷恋谋乇瘢従徑禍?，降低溫度應力。冬季施工應采取措施保溫覆蓋，以免產生急劇的溫度梯度。混凝土澆注完成后，應進行保濕養生，并應隨混凝土內部溫度的升高，逐漸提高養護溫度，在整個養生過程中要密切關注混凝土溫度變化，隨時調節養護溫度，嚴格控制降溫速率在0.9-1.5℃/h，保證大體積混凝土的內在質量。
?、诓扇￠L時間的養護，規定合理的拆模時間，延緩降溫時間和速度，充分發揮混凝土的應力松弛效應。
③加強溫度監測與管理，實行信息化控制，隨時控制混凝土內溫度變化，內外溫差控制在25℃以內，基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以內。及時調整保溫及養護措施，并應在施工前做好保溫材料的準備，在施工中隨時按照預定的方案監測溫度，做好控溫措施準備土作，使混凝土的溫度梯度及濕度梯度不至于過大，有效控制有害裂縫的出現。
④合理安排施工程序，混凝土澆注過程中控制溫度均勻上升，結構完成后及時回填土或用保溫材料保溫，可用珍珠巖或苯板等，避免側面長期暴露，以有效控制有害裂縫的出現。
?、菰O置保溫層及溫度緩沖層，來防止混凝土降溫過快，出現內外溫度差過大引起裂縫。
4）改善約束條件，減少溫度應力
①分層或分塊澆注大體積混凝土，合理設置水平或垂直施工縫，或在適當的位置設置施工后澆帶，以放松約束程度，減少每次澆注長度的蓄熱量，以防止水化熱的積聚，減少溫度應力。
?、谠诖篌w積混凝土基礎與巖石地基，或基礎與厚大的混凝土墊層之間設置滑動層，如采用平面澆瀝青膠鋪砂，或刷熱瀝青，或鋪卷材。在垂直面，鍵槽部位設置緩沖層，可用鋪設30-50mm厚瀝青木絲板或聚苯乙烯泡沫塑料，以消除嵌固作用，釋放約束應力。
5）提高混凝土的極限拉伸強度
?、龠x擇良好級配的粗骨料，加強混凝土的振搗，提高混凝土的密實性和抗拉強度，減少收縮變形，保證混凝土質量。
?、诓捎枚位蚨啻瓮读戏ò柚苹炷?，并盡可能采用引氣劑，再采用切實可行的振搗方法，既不過振，也不漏振。上下層混凝土的振搗搭接長度控制在振搗器的振幅作用半徑距離內，消除大體積混凝土的泌水現象，加強早期養護。
③在大體積混凝土的基礎內設置必要的溫度配筋，在截面突變和轉折處、底面與墻轉角處、孔洞轉角及周邊增加斜向構造配筋以改善集中應力防止裂縫的出現。
