探究公路大体积混凝土温度裂缝控制

探究公路大体积混凝土温度裂缝控制

赵平

四川路桥桥梁工程有限责任公司四川成都610000

摘要：随我国经济的快速发展，大型基础设施建设日益增大，大型混凝土构件日益增多，而大体积混凝土因温度变化导致混凝土产生裂缝，是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题。本文通过对大体积混凝土温度裂缝产生的影响因素分析及对大体积混凝土温度裂缝控制技术进行了分析,总结出大体积混凝土温度裂缝防治和控制的措施。

关键词：大体积混凝土；温度裂缝；原因；措施；

引言：大体积混凝土与普通钢筋混凝土结构相比，具有结构厚、体形大、混凝土用量多，工程条件复杂和施工技术要求高等特点。除了必须满足普通混凝土的强度、刚度、整体性和耐久性等要求之外，其主要问题就是如何控制温度裂缝的产生和发展。温度裂缝是大体积混凝土结构物中较为普遍的一种，也是最为常见的一种裂缝。

一、大体积混凝土温度裂缝产生的原因

1、水泥水化热引起的裂缝

水泥水化热引起的温度应力和温度变形，是大体积混凝土容易产生裂缝的主要原因。水泥水化产生大量的水化热，使混凝土内部温度不断上升。由于混凝土体积大，聚积在内部的水化热不易散发，从而形成中心温度高，表面温度低的状况，当混凝土内部与表面的温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，这种内外温差使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当这个拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝。

2、外界气温变化的影响

混凝土的浇筑温度与外界气温的高低有直接的关系。当外界气温高于混凝土拌合物温度时，因混凝土内部热量不易散失，内部温度高容易引起混凝土开裂；反之，当外界气温比较低，尤其是温度骤降时，容易在混凝土内部和表面之间形成很陡的温度梯度，从而导致混凝土产生温度裂缝。

3、约束条件的变化

各种结构物在变形变化过程中，必然会受到一定的“约束”或“抑制”而阻碍变形，这就是指“约束条件”。大体积混凝土由于温度变化会产生变形，而这种变形又受到约束，便产生了应力，这就是温度变化引起的应力状态。而当应力超过某一个数值时，便引起裂缝。

4、混凝土的收缩变形

由于泵送混凝土的流动性与抗裂的要求相互矛盾，故应选取在满足泵送的塌落度下限条件下尽可能降低水灰比。因为水越多，开裂可能越大，随着混凝土施工厚度增高，混凝土浮浆增多，因此严格控制砂、石骨料和含水率，并进行计算机处理，自动调整配料的水灰比，必要时调整水泥水灰比，进一步减少用水量。对于控制混凝土的收缩和提高抗裂性是必要的。混凝土在水泥水化过程中产生的体积变形，多数是收缩变形，少数为膨胀变形。由于混凝土收缩变形引起的温度应力是不可忽视的。

5、大体积混凝土施工的温控技术

在大体积混凝土工程施工中，由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，从而导致混凝土发生裂缝。因此，控制混凝土浇筑时的内外温差及降温速度，是防止混凝土出现有害的温度裂缝的关键问题。这需要在大体积混凝土结构的设计、混凝土材料的选择、配合比设计、控制、运输、浇筑、保温养护及施工过程中混凝土浇筑内部温度和温度应力的监测等环节，采取一系列的技术措施。

二、大体积混凝土温度裂缝的控制措施

1、材料方面的控制措施

（1）水泥：宜采用降低水泥用量的方法来降低混凝土内部的水化温度，使混凝土强度在形成初期的结构内外温差的控制难度降低，这主要对大体积混凝土在进行配合比设计时作出了较高的要求，因此，在保证混凝土设计强度情况下，应尽可能的降低水泥用量。另外，对于水泥品种，应优先采用水化热较低的矿渣水泥，并应进行水化热测定，水泥水化热测定须按照现行国家行业标准《水泥水化热试验方法(直接法)》的指示进行。

（2）粗骨料：对于粗骨料，宜采用改善的骨料级配。夏天温度较高，进行施工时，在拌制混凝土前宜浇水将碎石湿润冷却，以降低混凝土的浇筑温度。

（3）外加剂：在混凝土拌制过程中，掺加一定类型的外加剂，能起到改善混凝土施工性能的作用。如掺加一定比例的减水防裂剂，可减少混凝土的泌水，减少沉缩变形，可提高水泥浆与骨料的粘结力，提高抗裂性能。

2、混凝土的温度控制

2.1降低混凝土浇筑温度。为了降低混凝土的总温升，减少内外温差，控制混凝土出机温度和浇筑温度是一个很重要的措施。对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度，砂次之，水泥的影响较小。因此，具体施工中可采取加冰拌和，砂石料遮阳覆盖，送管道用草袋包裹洒水降温等技术措施。预埋水管，是降低混凝土浇注温度的有效措施。冷却水管大多采用直径为25mm的薄壁钢管，按照中心距1.5～3.0m交错排列，水管上下间距一般也为1.5～3.0m，并通过立管相连接。

2.2加强温度监测。现场温度监测是温度控制不可缺少的重要环节。为检验施工质量和温控效果，掌握温控信息，选择有代表性的混凝土断面：混凝土结构表面和混凝土结构中心的不同位置，预埋钢管布设测温孔，安装温度计进行温度监测。升温阶段2h左右测一次，降温阶段4h左右测一次，每次测温均同时记录环境温度、混凝土表面温度以及混凝土中心温度，随时掌握混凝土中心与表面的温差以及混凝土表面和气温之间的温差，更准确地了解结构的抗裂安全状况，及时调整和改进保温控制措施。

2.3控制混凝土降温速度，延缓降温速率。在降温过程中，尤其是初期，降温不宜过快。降温速率一般控制在2~4%℃/d。减缓降温有利于混凝土强度增长，并充分发挥应力松弛效应，使混凝土不宜出现裂缝。

3、降低温度的施工方法

施工方法的不同不仅可以降低混凝上内部最高温度，也可以使混凝土的内外温差减小，可以有效地防止出现温度裂缝，起到了控制裂缝的作用。

3.1减小水化热温升

在此方面主要有预埋水管法与分块浇筑法两种措施，也可以采用搅拌混凝土时加入冰屑或冰水等措施。尽可能降低原料温度，从而降低混凝土入模时的温度，最好使其低于环境温度，与外部环境形成负温差。

3.2对混凝土内外温差进行调节

首先，可以采取外蓄内散的措施，提高表面温度，减小内部温度。其次，要减少浇筑时的暴露时间，利用提高表面保温的方法，减少内外温差。

4、养护方面的控制措施

在每次混凝土浇筑完毕后，除应按普通混凝土进行常规养护外，还应及时按温控技术措施的要求进行保温养护。专人负责保温养护工作，应按有关规定操作并做好测试记录。保温养护措施，应使混凝土浇筑体的里表温差及降温速率满足温控指标的要求，当实测结果不满足温控指标的要求时，应调整保温养护措施。混凝土浇筑成形后，还要根据气候条件采取相应的控温措施。

三、结束语

公路大体积混凝土工程施工过程中，既要选择好原材料，又要做好混凝土配合比，同时也要做好大体积混凝土工程施工过程中的温度控制，大体积混凝土的性能应由其绝热温升、强度、工作性、耐久性四项指标综合衡量；在温差控制中，应准确计算各相关参数；严格监控并实施有效的温差控制。这样才能有效保证大体积混凝土施工的工程质量要求。

参考文献：

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