第一篇：大體積混凝土溫度裂縫防治措施

大體積混凝土溫度裂縫防治措施

項目管理科 杜建豹 摘 要：大體積混凝土施工時產生的溫度裂縫 ,破壞了結構的整體性、耐久性、防水性 ,影響結構安全和正常使用 ,危害嚴重。分析了裂縫產生原因 ,提出了在施工中應該采取的各種控制措施...關鍵詞： 溫度 裂縫 養護 引言

隨著經濟和施工技術的迅速發展 ,現代建筑中涉及到大體積混凝土施工也越來越多 ,如高層建筑基礎、大型設備基礎、水利大壩等。它們的主要特點就是體積大 ,水泥水化熱釋放比較集中 ,內部溫度升高比較快。當大體積混凝土內外溫差較大時 ,會使混凝土產生溫度裂縫。眾多工程實踐證明 ,大體積混凝土施工難度比較大 ,混凝土產生溫度裂縫的機率較多 ,稍有差錯 ,輕者會影響建筑物的抗滲性能和外觀質量 ,重者還會嚴重影響建筑結構的安全 ,甚至造成坍塌事故 ,從而造成無法估量的損失。因此我們必須從根本上分析大體積混凝土溫度裂縫的產生原因 ,采取各種措施減少和控制溫度裂縫的出現 ,來保證施工的質量。

1、溫度裂縫產生的原因

大體積混凝土結構的整體性要求高 ,施工時如無特殊情況 ,一般要求一次性整體澆筑。澆筑后 ,水泥因水化反應引起水化熱 ,由于混凝土體積大 ,內部與表面散熱速率不一樣 ,聚集在內部的水泥水化熱不容易散發 ,混凝土內部溫度將顯著升高 ,而混凝土 表面則散熱較快 ,與混凝土內部產生較大的溫度差 , 使混凝土內部產生壓應力 ,表面產生拉應力。同時在澆筑初期混凝土的彈性模量和強度很低 ,對水化熱急劇溫升引起的變形約束不大 ,溫度應力比較小。隨著混凝土齡期的增長 ,其彈性模量和強度相應提 高 ,對混凝土降溫收縮變形的約束越來越強 ,即產生很大的溫度應力 ,當混凝土的抗拉強度不能抵抗溫度應力時 ,即產生溫度裂縫。大體積混凝土產生溫度裂縫的影響因素主要有:

1.1 水泥水化熱的影響

水泥在水化反應過程中產生大量的熱量 ,這是大體積混凝土內部溫度升高的主要熱量來源。由于大體積混凝土截面的厚度大 ,水化熱聚集在結構內

部不易散發 ,會引起混凝土內部急劇升溫 ,造成較大的內外溫差 ,從而產生溫度裂縫。

1.2 內外約束條件的影響

大體積混凝土一般與地基整體澆筑在一起 ,當 溫度變化時會受到地基的限制 ,因而產生外部的約 束應力。當混凝土早期溫度上升時 ,產生的膨脹變 形會受到約束面的約束而產生壓應力 ,而此時混凝 土的彈性模量很小 ,徐變和應力松弛卻較大 ,與基層連接也不太牢固 ,因而壓應力較小 ,但是當溫度下降時 ,則產生很大的拉應力。若產生的拉應力超過混凝土的抗拉強度 ,就會出現垂直裂縫。工程實踐證明 ,當混凝土的內外溫差小于 25℃時 , 產生溫度裂縫的幾率就小的多。由此可見 ,降低大體積混凝土的內外溫差和改善約束條件 ,是防止大體積混凝土產生裂縫的重要措施。

1.3 外界氣溫變化的影響

大體積混凝土結構在施工期間 ,外界氣溫的變化對防止大體積混凝土開裂有著重要影響。混凝土澆筑溫度與外界氣溫有著直接關系 ,澆筑溫度又影響著混凝土的內部溫度。大體積混凝土結構不易散熱 ,其內部溫度有的工程竟高達 90 ℃以上 ,而且持續時間較長。如外界氣溫下降 ,特別是氣溫驟降 ,會加大混凝土的溫度梯度 , 溫差愈大 , 溫度應力也愈大。此時混凝土內部產生壓應力 ,表面產生拉應力 , 當這個拉應力超過混凝土的抗拉強度時 ,大體積混凝土的表面就會出現裂縫。

2、控制大體積混凝土產生溫度裂縫的措施

大體積混凝土的施工技術要求比較高 ,特別在 施工中要防止混凝土因水泥水化熱而引起的溫度差。在施工時 ,必須從原材料選擇、施工技術、養護、溫度檢測等有關環節做好充分的準備工作 ,才能防止大體積混凝土溫度裂縫的產生。

2.1 原材料的選擇

⑴ 選用發熱量低初凝時間較長的水泥 如礦渣水泥。盡量降低混凝土中的水泥用量 ,減少水泥 水化反應產生的熱量 ,降低混凝土的溫升，提高混凝土硬化后的體積穩定性。為保證減少水泥用量后混凝土的強度和坍落度不受損失 ,可適度增加活性細摻料替代水泥。例如摻加適量的粉煤灰 減少水泥 用量，達到降低水化熱的目的 , 但摻量不能大于30 %。

⑵ 粗細骨料級配良好。通過試驗選擇合理的 石砂級配。在滿足混凝土強度的基礎上，骨料盡量選用較大的粒徑 5-40mm，要具有較好的級配。同時必須嚴格控制砂石料的含泥量 ,石子的含泥量 控制在 1 %以下，砂的含量在 2 %以下，這樣既提高了混凝土抗壓強度 ,又可以減少用水量和水泥的用 量。

⑶ 加適量的緩凝劑(如木質素磺酸鈣)。摻加 緩凝劑不但可以延緩水化熱的釋放速度、推遲溫峰的出現并延長混凝土的凝結時間，還可以改善混凝土和易性，減少水和水泥用量 ,從而降低水化熱。

⑷ 拌制大體積混凝土的原材料均需進行檢驗合格后方可使用。

2.2施工技術措施

⑴

在炎熱夏季進行施工時 ,要采取下列措施對材料進行降溫 : ① 提前1周以上的時間將水泥入庫降溫 ,并保證水泥倉庫有良好的通風；

②砂石堆進行覆蓋 ,避免陽光直射 ,必要時向 骨料噴冷水；

③ 防止攪拌機在陽光照射下溫升過高 ,可采用搭涼棚的方法為攪拌機遮蔭；

④混凝土宜現場采用冷水拌制。

⑵ 澆筑混凝土前應將基槽內的雜物清理干凈，而且混凝土的澆筑應連續進行，間歇時間不得超過3～5h，澆筑時必須嚴格控制混凝土的入模溫度，混凝土最高澆筑溫度不得超28℃，在澆筑混凝土時投入適量的毛石 ,以吸收熱量并節約混凝土;在澆筑的混凝土內部預先埋置冷卻管 ,用循環水來降低混 凝土內部溫度峰值延緩升溫速度;澆筑時若外界氣 溫過高 ,可采用在輸送管上加蓋草袋并噴冷水的方法。

⑶ 在施工現場要對商品混凝土逐車進行檢查，測定混凝土的坍落度和溫度，檢查混凝土量是否相 符，嚴禁混凝土攪拌車在施工現場臨時加水。混凝土攪拌車到場等待時可采取向攪拌罐上噴冷水的措施來控制混凝土的澆筑溫度。

⑷ 嚴格控制混凝土的澆筑速度。一次澆注的混凝土不可過高、過厚，以保證混凝土溫度均勻上升。對于斷面相差很大的結構和剪力墻的孔、洞、口 處 ,應先澆灌較深的部位 ,待靜止 1～2h 混凝土沉降后 ,再與斷面或孔洞上部的混凝土一起澆筑。墻板混凝土宜采用非泵送混凝土 ,利用塔吊和人力推車連續進行 ,以避免施工冷縫的出現。

⑸ 可以適當在混凝土中摻加合成纖維。混凝土中摻入合成纖維后 ,可使數以千萬計的纖維三維均勻的分布在混凝土內部，混凝土塑性階段干縮及冷縮所產生的表面一旦延伸到合成纖維即可停止發展。

⑹ 合理安排施工工序，遵循“同時澆搗、分層推進、一次到位、循序漸進”的成熟工藝，薄層澆搗，均勻上升，以利于散熱。大體積混凝土澆筑時應盡量擴大澆筑工作面 , 分層澆搗 ,逐步推進。要嚴格控制振搗的時間及插 入深度 ,防止振搗過程中出現漏振。

根據結構特點 ,大體積混凝土的澆注方法可分為：全面分層、分段分層、斜面分層的澆注方案。如圖1所示。

①圖1a全面分層:在第一層混凝土全部澆筑完畢后 ,再回頭澆筑第二層。此

時應使第一層混凝土還未初凝 ,如此逐層連續澆筑,直至完工為止。適用于結構的平面尺寸不太大的情況 ,施工時從短邊開始,沿長邊推進比較合適。必要時可分成兩段 ,從 中間向兩端或從兩端向中間同時進行澆筑。

②圖 1b 斜面分層:要求斜面的坡度不大于1/3，適用于結構的長度大大超過厚度3倍的情況。混凝土從澆筑層下端開始 ,逐漸上移。混凝土的振搗 也要適應斜面分層澆筑工藝 ,一般在每個斜面層的上、下各布置一道振動器。上面的一道布置在混凝土卸料處 ,保證上部混凝土的搗實 ,下面一道振動器 布置在近坡腳處 ,確保下部混凝土密實。隨著混凝土澆筑的向前推進 ,震動器也相應跟上。

③圖1 c 分段分層 : 混凝土澆筑時,先從底層開始,澆筑至一定距離后澆筑第二層 ,如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數較多,所以澆筑到頂后第一層末端的混凝土還未初凝,又可以從第二段依 次分層澆筑。這種方案適用于單位時間內要求供應的混凝土較少,結構物厚度不太大而面積或長度較大的工程。

⑺振搗時振動棒應盡量垂直插入 ,快插慢拔 , 插點交錯 ,均勻布置。在振搗上一層混凝土時 ,應深 入下一層約 50～100mm, 以消除層間的接縫。振搗時間以表面基本水平并出現水泥漿,混凝土不再冒氣泡、不再明顯坍落為度。必要時在混凝土凝結前的適當時間內進行二次振搗 ,以增加混凝土的密實 度 ,減少混凝土內部的微裂縫 ,提高混凝土的強度和抗滲性能。

⑻冬季大體積混凝土澆筑時 ,為防止表面散熱過快 ,造成過大的內外溫差,應在外部覆蓋保溫材料或者進行短時間加熱 ,拆模后迅速回填土方以利保溫。2.3 大體積混凝土的養護措施

養護是大體積混凝土施工中一項十分關鍵的工 作。養護時要保持適宜的溫度和濕度 ,以便控制混 凝土內外溫差 ,促進混凝土強度的正常發展及防止混凝土溫度裂縫的產生和發展。根據工程的具體情 況，應盡可能多養護一段時間 ,拆模后應立即回填土或覆蓋保護。同時要預防冬期驟冷寒潮氣候影響 ,以控 制內外溫差 ,防止混凝土早期和中期裂縫。大體積混凝土的養護 ,不僅要滿足強度增長的需要 ,還應通過人工的溫度控制，防止因溫度梯度引起混凝土的 開裂。

大體積混凝土養護階段防止溫度裂縫的措施主要有 :

⑴ 澆筑后2h采用塑料膜對表面覆蓋,可有效增加混凝土的表面溫度 ,減小總溫差。若在冬季施工需在塑料膜上面加上草墊保溫等。

⑵ 混凝土澆筑后 ,應在終凝后兩小時開始帶水養護 , 養護期14天以上。夏季澆筑大體積混凝土 時 ,可采用積水養護的方法。在混凝土表面上用磚砌成淺水池 ,然后放入 300mm 深的水，起保護和養護雙重作用。

⑶ 冬季施工時 ,在結構外露的混凝土表面以及模板外側覆蓋保溫材料(如草袋、鋸木、濕砂等),在 緩慢的散熱過程中 ,使混凝土獲得必要的強度 ,以控制混凝土的內外溫差小于 25 ℃。

2.4 大體積混凝土施工中的溫度檢測措施

要對大體積混凝土進行有效的溫度控制 ,就必須進行科學檢測。設置測溫點 , 以便了解內外溫差的數據 ,及時采取相應措施 ,以保證控制的準確性。

大體積混凝土溫度的檢測要在混凝土澆灌完畢后 2 天開始 ,檢測時間為1個月 ,在前面7天 ,每隔2 小時測溫一次 ,以后每隔8小時測溫一次。在澆筑混 凝土時 ,采用預埋溫度傳感片和測溫儀 ,一般布置上中下三個混凝土內部測溫點和一個混凝土表面控制的測溫點，從澆筑開始測溫，澆筑完后根據溫控指標及時調整保溫、保濕等養護條件。混凝土養護階段的溫度檢測應注意以下幾點 ：

⑴ 混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土 表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應小于20 ℃，當結構混凝土具有足夠的抗裂能力時 ,不大于25 ℃～30 ℃。

⑵

混凝土拆模時 ,混凝土的溫差不超過 20 ℃。

⑶ 配備專職測溫人員，按兩班考慮。對測溫人員要進行培訓和技術交底。測溫人員要認真負責 , 按時按孔測溫 ,不得遺漏或弄虛作假 ,發現問題應及時向項目技術負責人匯報。測溫記錄要填寫清楚、整潔 ,換班時要進行交底。

⑷

測溫工作應連續進行，經技術部門同意后方可停止測溫。

⑸ 測溫時若發現混凝土內部最高溫度與表面溫度之差達到 25 度或溫度異常，應及時通知技術部門和項目技術負責人 ,以便及時采取措施。

3、結束語

大體積混凝土結構的材料選擇、施工技術與養護措施直接關系到結構的使用性能 ,若不能很好的了解大體積混凝土結構溫度裂縫產生的原因以及采取的 相應施工措施 ,實際生產當中就很難保證大體積混凝土的施工質量。雖然大體積混凝土很容易產生溫度裂縫 ,但是大量的科學研究以及成功的工程實例都表明：只要我們在材料選擇、施工工藝、以及 后期的養護過程中能夠充分考慮各種因素的影響，還是完全可以避免危害結構安全的溫度裂縫的產生。

參考文獻 : [1] 中國建筑工業出版社.建筑工程施工手冊.2003.4 [2] 張仁水.建筑工程施工.北京：中國礦業大學出版社.2000 [3] 盧經揚等.土木工程材料.北京：煤炭工業出版社.2004

第二篇：大體積混凝土溫度裂縫控制措施

大體積混凝土溫度裂縫控制措施

1、概述

此次擬澆筑砼系華榮xx城D區基礎筏板。D區基礎砼等級為為C35P8，板的一般厚度為2.0m，集水井處最厚區域為4.35m；本區域一次澆筑砼方量約為2980m3；板內配筋情況是：板上下部均為φ28@150雙向雙層網筋，第二層配有φ18@150雙向網筋一層，板中間配置構造抗裂鋼筋網片φ16@200，D區柱下配置φ22@150。由此可見，該筏板確具有體形大、結構厚、砼方量多，鋼筋密而工程條件較復雜和施工技術要求高等特點。

大體積混凝土是指最小斷面尺寸大于1m以上的混凝土結構。與普通鋼筋砼相比，具有結構厚，體形大、混凝土數量多、工程條件復雜和施工技術要求高的特點。

大體積混凝土在硬化期間，一方面由于水泥水化過程中將釋放出大量的水化熱，使結構件具有“熱漲”的特性；另一方面混凝土硬化時又具有“收縮”的特性，兩者相互作用的結果將直接破壞混凝土結構，導致結構出現裂縫。因而在混凝土硬化過程中，必須采用相應的技術措施，以控制混凝土硬化時的溫度，保持混凝土內部與外部的合理溫差，使溫度應力可控，避免混凝土出

現結構性裂縫。

2、大體積混凝土裂縫產生的原因

大體積混凝土墩臺身或基礎等結構裂縫的發生是由多種因素引起的，各類裂縫產生的主要影響

因素如下：

（1）收縮裂縫。混凝土的收縮引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮就越大。選用的水泥品種不同，其干縮、收縮的量也不同。

（2）溫差裂縫。混凝土內外部溫差過大會產生裂縫。主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大。特別是大體積混凝土更易發生此類裂縫。

大體積混凝土結構要求一次性整體澆筑。澆筑后，水泥因水化熱，由于混凝土體積大，聚集在內部的水泥水化熱不易散發，混凝土內部溫度將顯著升高，而其表面則散熱較快，形成了較大的溫度差，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力。此時，混凝土齡期短，抗拉強度很低。當溫差產生的表面抗拉應力超過混凝土極限抗拉強度，則會在混凝土表面產生裂縫。（3）材料裂縫。材料裂縫表現為龜裂，主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量過多而引起的。

3、大體積混凝土裂縫控制的理論計算

華榮.上海城D區，混凝土及其原材料各種原始數據及參數為：一是C35P8混凝土采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其配合比為：水：水泥：砂：石子：粉煤灰：礦粉（單位Kg）=172：285：716：1070：60：100（每立方米混凝土質量比），砂、石含水率分別為3%、0%，混凝土容重

為2390Kg/m3。

二是各種材料的溫度及環境氣溫：水30℃，砂、石子35℃，水泥40℃，粉煤灰35℃，礦粉35℃，環境氣溫32℃。3.1混凝土溫度計算

（1）混凝土拌和溫度計算：公式TO=∑Timici/∑mici可轉換為:TO=[0.9

（mcTc+msTs+mgTg+mfTf+mkTk）+4.2Tw(mw-Psms-Pgmg)+C1(PsmsTs+PgmgTg)-C2(Psms+Pgmg)÷[4.2mw+0.9(mc+ms+mg+mf+m

k)] 式中：TO為混凝土拌和溫度；mw、mc、ms、mg、mf、mk—水、水泥、砂、石子、粉煤灰、礦粉單位用量（Kg）；Tw、Tc、Ts、Tg、Tf、Tk—水、水泥、砂、石子、煤灰、礦粉的溫度（℃）；Ps、Pg—砂、石含水率（%）；C1、C2—水的比熱容（KJ/Kg.K）及溶解熱（KJ/Kg）。

當骨料溫度>0℃時，C1=4.2，C2=0；反之C1=2.1，C2=335.本實例中的混凝土拌和溫度為：TO=[0.9(285*40+716*35+1070*35+60*35+100*35)+4.2*30(172-716*3%)+4.2*3%*716*35]÷4.2*

172+0.9(285+716+1070+60+100)]=34.3℃.（2）混凝土澆筑溫度計算：按公式TJ=TO-(α.Tn+0.032n)*(TO-YQ)式中：TJ—混凝土澆筑溫度（℃）；TO—混凝土拌和溫度（℃）；TQ—混凝土運送、澆筑時環境氣溫（℃）；Tn—混凝土自開始運輸至澆筑完成時間（h）；n—混凝土運轉次數。

α--溫度損失系數（/h）本例中，若Tn取1/3，n取1，α取0.25，則：

TJ=34.3-（0.25×1/3+0.032×1）×（34.3-32）=34.0℃

3.2混凝土的絕熱溫升計算

Th=WO.QO/(C.ρ)

式中：WO—每立方米混凝土中的水泥用量（Kg/m3）;QO—每公斤水泥的累積最終熱量（KJ/Kg）；C—混凝土的比熱容取0.97（KJ/Kg.k）；ρ—混凝土的質量密度（Kg/m3）

Th=（285*375）/（0.97*2390）=55.8℃

3.3混凝土的內部實際溫度

Tm=TJ+ξ?Th

式中：TJ—混凝土澆筑溫度； Th—混凝土最終絕熱溫升；ξ—溫將系數查建筑施工手冊，若混凝土澆筑厚度4.0m，則：ξ3取0.74，ξ15取0.55，ξ21取0.37.Tm(3)=34.0+0.74*55.8=75.3℃;

Tm(15)=34.0+0.55*55.8=64.7℃;

Tm(21)=34.0+0.37*55.8=54.6℃.3.4混凝土表面溫度計算

Tb(T)=Tq+4h,(H-h,)△T(T)/H2式中：Tb(T)—齡期T時混凝土表面溫度（℃）；Tq--齡期T時的大氣溫度（℃）；H—混凝土結構的計算厚度（m）。

按公式H=2h+ h,計算，h—混凝土結構的實際厚度（m）;h,--混凝土結構的虛厚度（m）;h ,=K?λ/Βk=--計算折減系統取0.666，λ—混凝土的導熱系數取2.33W/m?K

β—模板及保溫層傳熱系數（W/m2?K）；

β值按公式β=1/（∑δi/λi+1/βg）計算；δi—模板及各種保溫材料厚度（m）;λi—模板及各種保溫材料的導熱系數（W/m?K）；βg—空氣層傳熱系數可取23（W/m2?K）.T(T)--齡期T時，混凝土中心溫度與外界氣溫之差（℃）：

T(T)= Tm(T)-Tq，若保護層厚度取0.04m，混凝土灌注厚度為4m，則：

β=1/（0.003/58+0.04/0.06+1/23）=1.4：1 h,=K?λ/β=0.666×2.33/1.41=1.1;

H=2h+ h,=4.0+2×1.1=6.2(m)

若Tq取32℃，則：

T（3）=75.3-32=43.3℃ T(15)=64.7-32=32.7℃ T(21)=54.6-32=22.6℃

則：Tb(3)=32+4×1.1（6.2-1.1）×43.3/6.22=57.3℃ Tb(15)=32+4×1.1（6.2-1.1）×32.7/6.22=51.1℃ Tb(21)=32+4×1.1（6.2-1.1）×22.6/6.22=45.2℃ 3.5混凝土內部與混凝土表面溫差計算

本工程中： T(3)s=75.3-57.3=18℃ △ T(15)s=64.7-51.1=13.6℃ △ T(21)s=54.6-45.2=9.4℃

4、計算結果分析

從以上計算可以看出，混凝土3d齡期時內外溫度差達到最大值18℃，符合混凝土內外溫差小于25℃的技術要求。但必須看到計算結果是基于養護環境溫度為32℃，表面保溫措施得當，入模混凝土溫度為34℃條件下得出的。實際施工養護中有可能無法滿足以上條件要求。2008年8月19日實測C30混凝土拌和后溫度未36℃，當時拌和水溫度為30℃，環境溫度為32℃，若養護環境溫度為夜間較低時的情況，假設為23℃，則△T(3)s=22.6℃，加上保溫措施有可能達不到要求，有產生溫度裂縫的可能，因此有必要采取一丁的措施防止溫度裂縫的產生。

5、大體積混凝土施工技術措施

（1）降低混凝土入模溫度。包括：澆筑大體積混凝土時應選擇較適宜的氣溫，盡量避開炎熱天氣澆筑。可采用溫度較低的地下水攪拌混凝土，或在混凝土拌和水中加入冰塊，同時對骨料進行遮陽保護、灑水降溫等措施，以降低混凝土拌和物的入模溫度，摻加相應的緩凝型減水劑。（2）加強施工中的溫度控制。包括：在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養護，以使混凝土緩緩降溫，充分發揮其徐變特性，減低溫度應力。應堅決避免曝曬，注意溫濕，采取長時間的養護，確定合理的拆模時間，以延緩降溫速度，延長降溫時間，充分發揮混凝土的“應力松弛效應”；加強測溫和溫度監測。可采用熱敏溫度計監測或專人多點監測，以隨時掌握與控制混凝土內的溫度變化。混凝土內外溫差應控制在25℃以內，基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以內，并及時調整保溫及養護措施，使混凝土的溫度梯度和濕度不致過大，以有效控制有害裂縫的出現（養護措施詳見大體積砼澆筑方案）。

（3）提高混凝土的抗拉強度。包括：控制集料含泥量。砂、石含泥量過大，不僅增加混凝土的收縮而且降低混凝土的抗拉強度，對混凝土的抗裂十分不利，因此在混凝土拌制時必須嚴格控制砂、石的含泥量，將石子含泥量控制在1%以下，中砂含泥量控制在2%以下，減少因砂、石含泥量過大對混凝土抗裂的不利影響；改善混凝土施工工藝。加強早期養護，提高混凝土早期及相應齡期的抗拉強度和彈性模量；在大體積混凝土基礎表面及內部設置必要的溫度配筋，以

改善應力分部，防止裂縫的出現。

第三篇：大體積混凝土裂縫防治論文

目 錄

一、摘要

二、前言

三、大體積混凝土裂縫產生原因及防裂措施概述3.1大體積混凝土裂縫形成的原因 3.2防止裂縫的措施 3.3采用合理的施工方法

四、小結

一、摘 要

本文對大體積混凝土的施工進行了一次概述。重點對 大體積混凝土裂縫的產生與防治作出闡述。

關鍵詞：

大體積混凝土 裂縫 防裂措施

施工方法

二、前 言

近年來，隨著國家經濟的飛速發展和建筑技術的日新月異，建筑規模不斷擴大，大型現代化建筑和構筑物不斷增多，混凝土結構因其材料物美價廉、施工簡便、承載力大、可飾性強的特點，得以被廣泛應用，于是大體積混凝土也由此成為構成大型建筑或構筑物主體的重要組成部分。對于大體積混凝土，目前國內尚無一個確切的定義。日本建筑學會標準（JASS5）規定：“結構斷面最小厚度在80㎝以上，同時水化熱引起混凝土內部的最高溫度與外界氣溫之差預計超過25°C的混凝土，稱為大體積混凝土”。美國混凝土學會（ACI）規定：“任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大，必須要求采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂”。由此就引出了大體積混凝土開裂的問題，如果裂縫一旦形成，特別是基礎貫穿裂縫出現在重要結構部位，將會降低結構的耐久性，削弱構件的承載力，同時可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大體積混凝土的開裂，是一個值得研究的問題。

三、大體積混凝土裂縫產生原因及防裂措施概述

3.1 大體積混凝土裂縫形成的原因

產生裂縫的原因可分為兩類：一是結構型裂縫，是由外荷載引起的，包括常規結構計算中的主要應力以及其他的結構次應力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫，是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應力和混凝土的收縮引起的。本文主要探討材料型裂縫。其中具體原因如下。

3.1.1 溫度應力引起裂縫（溫度裂縫）

目前溫度裂縫產生主要原因是由溫差造成的。溫差可分為以下三種：混凝土澆注初期會產生大量的水化熱，由于混凝土是熱的不良導體，水化熱積聚在混凝土內部不易散發，常使混凝土內部溫度上升，而混凝土表面溫度為室外環境溫度，這就形成了內外溫差，這種內外溫差在混凝土凝結初期產生的拉應力一旦超過混凝土抗壓強度時，就會導致混凝土裂縫；另外，在拆模前后，表面溫度降低很快，造成了溫度驟降，也會導致產生裂縫；當混凝土內部達到最高溫度后，熱量逐漸散發而達到使用溫度或最低溫度，它們與最高溫度的差值就是內部溫差；這三種溫差都會產生溫度裂縫。在這三種溫差中，較為主要是由水化熱引起的內外溫差。

3.1.2 收縮引起裂縫

收縮有很多種，包括干燥收縮、塑性收縮、自身收縮、碳化收縮等等。這里主要介紹塑性收縮。3.1.3 塑性收縮

在水泥活性大、混凝土溫度較高，或在水灰比較低的條件下會加劇引起開裂。因為這時混凝土的泌水明顯減少，表面蒸發的水分又不能得到及時補充，此時混凝土尚處于塑性狀態，僅僅受到一點拉力，混凝土的表面就會出現不均勻的裂縫，出現裂縫以后，將進一步加大混凝土體內的水分蒸發，于是裂縫進一步擴展。3.2 防止裂縫的措施

由以上分析，材料型裂縫主要是由溫差和收縮引起，所以為防止裂縫的產生，必須最大限度的降低溫差和減小混凝土的收縮，具體措施如下。3.2.1優選原材料

一.水泥

由于溫差主要是由水化熱產生的，所以為了減小溫差要盡量采用早期水化熱低的水泥，在滿足強度和耐久性等要求的前提下，宜選用低熱或中熱的礦渣水泥、火山灰水泥（發熱量270~290kJ/kg）、嚴禁使用安定性不合格的水泥。另外，在不影響水泥活性的情況下，要盡量使水泥的細度適當減小，此外水泥的細度將會影響水化熱的放熱速率，試驗表明比表面積每增加100cm 5

2/g，1d的水化熱增加17J/g～21 J/g，7d和20d均增加4 J/g～12 J/g。

二.摻加粉煤灰

為了減少水泥用量，降低水化熱并提高和易性，可以摻部分粉煤灰，摻入粉煤灰主要有以下作用：①由于粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物，其中二氧化硅含量40%～60%，三氧化二鋁含量17%～35%，這些硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產物進行二次反應，是其活性的來源，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹；②由于粉煤灰顆粒較細，能夠參加二次反應的界面相應增加，在混凝土中分散更加均勻；③同時，粉煤灰的火山灰反應進一步改善了混凝土內部的孔結構，使混凝土中總的孔隙率降低，使硬化后的混凝土更加致密，相應收縮值也減少。但粉煤灰的摻量不宜過多，在工程中應根據具體情況確定粉煤灰的摻量。

三.骨料（1）

粗骨料

由于粗骨料級配越好，孔隙率越小，總表面積越小，每立方米的用水泥砂漿量和水泥用量也越小，水化熱就隨之降低，有利于防止裂縫的產生。所以應盡量擴大粗骨料的粒徑且粗骨料含泥量≤1%.（2）

細骨料

宜采用級配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因為其孔隙率小，總表面積小，可減少混凝土的用水量和水泥用量，降低水化熱，減少裂縫，但要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收縮變形就越大，裂縫就越嚴重，因此細骨料盡量用含泥量≤3%中粗砂。

四.加入外加劑

加入外加劑后能減小混凝土收縮開裂，外加劑對混凝土收縮開裂性能有以下影響：

（1）減水劑對混凝土開裂的影響

減水劑主要用來改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土強度或在保持混凝土一定強度時減少水泥用量，有利于防止開裂。

（2）緩凝劑對混凝土開裂的影響

緩凝劑的作用一是延緩混凝土放熱峰值出現的時間，由于混凝土的強度隨齡期增長而增大，當放熱峰值出現時，混凝土強度也增大了，從而減小裂縫出現的機率，二是改善和易性，減少運輸過程中塌落度損失。

（3）引氣劑對混凝土開裂的影響

引氣劑的應用對改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土抗裂性能。但需注意的是：外加劑不能摻量過大，否則會產生負面影響。3.3 采用合理的施工方法 3.3.1 混凝土的拌制

（1）在混凝土拌制過程中，要嚴格控制原材料計量，同時嚴格控制混凝土出機塌落度。

（2）要盡量降低混凝土拌合物出機口溫度，拌合物可采取以下兩種降溫措施：一是送冷風對拌和物進行冷卻，二是加冰拌合。

（3）攪拌后的混凝土，應及時運至澆筑地點，入模澆筑。在運送過程中，要防止混凝土離析、灰漿流失、坍落度變化等現象，如發生離析現象，必須進行人工二次拌合后方可入模。

3.3.2 混凝土澆注、拆模（1）混凝土澆注過程質量控制

澆注過程中應采用機械振搗。振搗棒的操作，要做到“快插慢拔”，在振搗過程中，宜將振動棒上下略有抽動，以使一下振動均勻。每點振搗時間一般以20～30s為宜，但還應視混凝土表面呈水平不再顯著下沉、不再出現氣泡、表面泛出灰漿為準。間

距均勻，以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜，澆注完畢后，表面要壓實、抹平，以防止表面裂縫。另外，澆注混凝土時要求分層澆注（分層的時間間隔做到有利于散熱），分層流水振搗，同時要保證上層混凝土在下層初凝前結合緊密。避免縱向施工縫、提高結構整體性和抗剪性能。（2）澆注時間控制

盡量避開氣溫較高的時間澆注，若由于工程需要在夏季施工，則盡量避開正午高溫時段，澆注盡量安排夜間進行。（3）混凝土拆模時間控制

混凝土在實際溫度養護的條件下，強度達到設計強度的75%以上，混凝土中心與表面最低溫度差控制在25℃以內，預計拆模后混凝土表面溫降不超過9℃以上允許拆模。3.3.3 做好表面隔熱保護

大體積混凝土的溫度裂縫，主要是由內外溫差過大引起的。混凝土澆注后，如果此時受到冷空氣的襲擊，或者過份通風散熱，使表面溫度降溫過大將很容易產生裂縫，所以在混凝土在拆模后，特別是低溫季節，需立即采取表面保護。防止表面降溫過大，引起裂縫。另外，當日平均氣溫在2～3d內連續下降不小于6～8℃時，28d齡期內混凝土表面必須進行表面保護。3.3.4 養護

混凝土澆注完畢后，應及時灑水養護以保持混凝土表面經常濕潤，這樣可防止干縮裂縫，促進混凝土強度的穩定增長。一般在澆注完畢后12～18h內立即開始養護，具體要求是：普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土不得少于14天；礦渣水泥，火山灰質水泥、大壩水泥、礦渣大壩水泥拌制的混凝土不得少于21天。

3.3.5 通水冷卻

若在高溫季節施工，則要在初期采用通冷水來降溫，但注意，通水時間不能過長，因為時間過長會造成降溫幅度過大而引起較大的溫度應力。

四、小結

大體積混凝土結構裂縫預防和控制是一項系統工程,須從材料、設計、施工和維護四個方面綜合解決。要積極采用先進技術,配合成熟的技術措施,在理論上提出可行的控制措施,在實踐操作中采用切實可行、經濟合理的技術。材料配臵、施工組織方面,要科學組織、合理安排,嚴格按照施工規范,操作規程操作,不斷改進操作工藝,加強養護,以預防和減少裂縫的產生,將工程裂縫損害控制在最小程度。

附 錄

[參考文獻] [1] 龔召熊：《水工混凝土的溫控與防裂》 北京：中國水利水電出版社，1999 [2] 戴鎮潮：《大體積混凝土的防裂》 混凝土，2001，[3] 覃維祖：《混凝土的收縮、開裂及其評價與防治》 混凝土，2001 [4] 遲陪云：《大體積混凝土開裂的起因及防裂措施》 混凝土，2001，[5] 康方中：《淺談現澆商品混凝土樓板變形裂縫的成因和防治》 混凝土，2003，[6] 段 崢：《現澆大體積混凝土裂縫的成因與防治》 混凝土，2003，[7] 尤啟俊：《外加劑對混凝土收縮抗裂性能的影響》 混凝土,2004，2016年04月29日

第四篇：大體積混凝土裂縫防治論文

目錄

一、摘要

二、前言

三、大體積混凝土裂縫產生原因及防裂措施概述3.1大體積混凝土裂縫形成的原因 3.2防止裂縫的措施 3.3采用合理的施工方法

四、小結

一、摘要

本文對大體積混凝土的施工進行了一次概述。重點對

大體積混凝土裂縫的產生與防治作出闡述。

關鍵詞：

大體積混凝土

裂縫

防裂措施

施工方法

二、前言

近年來，隨著國家經濟的飛速發展和建筑技術的日新月異，建筑規模不斷擴大，大型現代化建筑和構筑物不斷增多，混凝土結構因其材料物美價廉、施工簡便、承載力大、可飾性強的特點，得以被廣泛應用，于是大體積混凝土也由此成為構成大型建筑或構筑物主體的重要組成部分。對于大體積混凝土，目前國內尚無一個確切的定義。日本建筑學會標準（JASS5）規定：“結構斷面最小厚度在80㎝以上，同時水化熱引起混凝土內部的最

高溫度與外界氣溫之差預計超過25°C的混凝土，稱為大體積混凝土”。美國混凝土學會（ACI）規定：“任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大，必須要求采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂”。由此就引出了大體積混凝土開裂的問題，如果裂縫一旦形成，特別是基礎貫穿裂縫出現在重要結構部位，將會降低結構的耐久性，削弱構件的承載力，同時可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大體積混凝土的開裂，是一個值得研究的問題。

三、大體積混凝土裂縫產生原因及防裂措施概述

3.1 大體積混凝土裂縫形成的原因

產生裂縫的原因可分為兩類：一是結構型裂縫，是由外荷載引起的，包括常規結構計算中的主要應力以及其他的結構次應力 4

造成的受力裂縫。二是材料型裂縫，是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應力和混凝土的收縮引起的。本文主要探討材料型裂縫。其中具體原因如下。

3.1.1 溫度應力引起裂縫（溫度裂縫）

目前溫度裂縫產生主要原因是由溫差造成的。溫差可分為以下三種：混凝土澆注初期會產生大量的水化熱，由于混凝土是熱的不良導體，水化熱積聚在混凝土內部不易散發，常使混凝土內部溫度上升，而混凝土表面溫度為室外環境溫度，這就形成了內外溫差，這種內外溫差在混凝土凝結初期產生的拉應力一旦超過混凝土抗壓強度時，就會導致混凝土裂縫；另外，在拆模前后，表面溫度降低很快，造成了溫度驟降，也會導致產生裂縫；當混凝土內部達到最高溫度后，熱量逐漸散發而達到使用溫度或最低溫度，它們與最高溫度的差值就是內部溫差；這三種溫差都會產生溫度裂縫。在這三種溫差中，較為主要是由水化熱引起的內外溫差。

3.1.2 收縮引起裂縫

收縮有很多種，包括干燥收縮、塑性收縮、自身收縮、碳化收縮等等。這里主要介紹塑性收縮。3.1.3 塑性收縮

在水泥活性大、混凝土溫度較高，或在水灰比較低的條件下會加劇引起開裂。因為這時混凝土的泌水明顯減少，表面蒸發的水分又不能得到及時補充，此時混凝土尚處于塑性狀態，僅僅受到一點拉力，混凝土的表面就會出現不均勻的裂縫，出現裂縫以后，將進一步加大混凝土體內的水分蒸發，于是裂縫進一步擴展。3.2 防止裂縫的措施

由以上分析，材料型裂縫主要是由溫差和收縮引起，所以為防止裂縫的產生，必須最大限度的降低溫差和減小混凝土的收縮，具體措施如下。3.2.1優選原材料

一.水泥

由于溫差主要是由水化熱產生的，所以為了減小溫差要盡量采用早期水化熱低的水泥，在滿足強度和耐久性等要求的前提下，宜選用低熱或中熱的礦渣水泥、火山灰水泥（發熱量270~290kJ/kg）、嚴禁使用安定性不合格的水泥。另外，在不影響水泥活性的情況下，要盡量使水泥的細度適當減小，此外水泥的細度將會影響水化熱的放熱速率，試驗表明比表面積每增加100cm2/g，1d的水化熱增加17J/g～21 J/g，7d和20d均增加4 J/g～12 J/g。

二.摻加粉煤灰

為了減少水泥用量，降低水化熱并提高和易性，可以摻部分粉煤灰，摻入粉煤灰主要有以下作用：①由于粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物，其中二氧化硅含量40%～60%，三氧化二鋁含量17%～35%，這些硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產物進行二次反應，是其活性的來源，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹；②由于粉煤灰顆粒較細，能夠參加二次反應的界面相應增加，在混凝土中分散更加均勻；③同時，粉煤灰的火山灰反應進一步改善了混凝土內部的孔結構，使混凝土

中總的孔隙率降低，使硬化后的混凝土更加致密，相應收縮值也減少。但粉煤灰的摻量不宜過多，在工程中應根據具體情況確定粉煤灰的摻量。

三.骨料（1）

粗骨料

由于粗骨料級配越好，孔隙率越小，總表面積越小，每立方米的用水泥砂漿量和水泥用量也越小，水化熱就隨之降低，有利于防止裂縫的產生。所以應盡量擴大粗骨料的粒徑且粗骨料含泥量≤1%.（2）

細骨料

宜采用級配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因為其孔隙率小，總表面積小，可減少混凝土的用水量和水泥用量，降低水化熱，減少裂縫，但要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收縮變形就越大，裂縫就越嚴重，因此細骨料盡量用含泥量≤3%中粗砂。

四.加入外加劑

加入外加劑后能減小混凝土收縮開裂，外加劑對混凝土收縮開裂性能有以下影響：

（1）減水劑對混凝土開裂的影響

減水劑主要用來改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土強度或在保持混凝土一定強度時減少水泥用量，有利于防止開裂。

（2）緩凝劑對混凝土開裂的影響

緩凝劑的作用一是延緩混凝土放熱峰值出現的時間，由于混凝土的強度隨齡期增長而增大，當放熱峰值出現時，混凝土強度也增大了，從而減小裂縫出現的機率，二是改善和易性，減少運輸過程中塌落度損失。

（3）引氣劑對混凝土開裂的影響

引氣劑的應用對改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土抗裂性能。但需注意的是：外加劑不能摻量過大，否則會產生負面影響。3.3 采用合理的施工方法 3.3.1 混凝土的拌制

（1）在混凝土拌制過程中，要嚴格控制原材料計量，同時嚴格控制混凝土出機塌落度。

（2）要盡量降低混凝土拌合物出機口溫度，拌合物可采取以下兩種降溫措施：一是送冷風對拌和物進行冷卻，二是加冰拌合。

（3）攪拌后的混凝土，應及時運至澆筑地點，入模澆筑。在運送過程中，要防止混凝土離析、灰漿流失、坍落度變化等現象，如發生離析現象，必須進行人工二次拌合后方可入模。

3.3.2 混凝土澆注、拆模

（1）混凝土澆注過程質量控制

澆注過程中應采用機械振搗。振搗棒的操作，要做到“快插慢拔”，在振搗過程中，宜將振動棒上下略有抽動，以使一下振動均勻。每點振搗時間一般以20～30s為宜，但還應視混凝土表面呈水平不再顯著下沉、不再出現氣泡、表面泛出灰漿為準。間距均勻，以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜，澆注完畢后，表面要壓實、抹平，以防止表面裂縫。另外，澆注混凝土時要求分層澆注（分層的時間間隔做到有利于散熱），分層流水振搗，同時要保證上層混凝土在下層初凝前結合緊密。避免縱向施工縫、提高結構整體性和抗剪性能。（2）澆注時間控制

盡量避開氣溫較高的時間澆注，若由于工程需要在夏季施工，則盡量避開正午高溫時段，澆注盡量安排夜間進行。（3）混凝土拆模時間控制

混凝土在實際溫度養護的條件下，強度達到設計強度的75%以上，混凝土中心與表面最低溫度差控制在25℃以內，預計拆模后混凝土表面溫降不超過9℃以上允許拆模。3.3.3 做好表面隔熱保護

大體積混凝土的溫度裂縫，主要是由內外溫差過大引起的。混凝土澆注后，如果此時受到冷空氣的襲擊，或者過份通風散熱，使表面溫度降溫過大將很容易產生裂縫，所以在混凝土在拆模后，特別是低溫季節，需立即采取表面保護。防止表面降溫過大，引起裂縫。另外，當日平均氣溫在2～3d內連續下降不小于6～8℃時，28d齡期內混凝土表面必須進行表面保護。3.3.4 養護

混凝土澆注完畢后，應及時灑水養護以保持混凝土表面經常濕潤，這樣可防止干縮裂縫，促進混凝土強度的穩定增長。一般在澆注完畢后12～18h內立即開始養護，具體要求是：普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土不得少于14天；礦渣水泥，火山灰質水泥、大壩水泥、礦渣大壩水泥拌制的混凝土不得少于21天。

3.3.5 通水冷卻

若在高溫季節施工，則要在初期采用通冷水來降溫，但注意，通水時間不能過長，因為時間過長會造成降溫幅度過大而引起較大的溫度應力。

四、小結

大體積混凝土結構裂縫預防和控制是一項系統工程,須從材料、設計、施工和維護四個方面綜合解決。要積極采用先進技術,配合成熟的技術措施,在理論上提出可行的控制措施,在實踐操作中采用切實可行、經濟合理的技術。材料配置、施工組織方面,要科學組織、合理安排,嚴格按照施工規范,操作規程操作,不斷改進操作工藝,加強養護,以預防和減少裂縫的產生,將工程裂縫損害控制在最小程度。

附

錄

[參考文獻]

[1] 龔召熊：《水工混凝土的溫控與防裂》 北京：中國水利水電出版社，1999 [2] 戴鎮潮：《大體積混凝土的防裂》 混凝土，2001，[3] 覃維祖：《混凝土的收縮、開裂及其評價與防治》

混凝土，2001 [4] 遲陪云：《大體積混凝土開裂的起因及防裂措施》

混凝土，2001，[5] 康方中：《淺談現澆商品混凝土樓板變形裂縫的成因和防治》

混凝土，2003，[6] 段 崢：《現澆大體積混凝土裂縫的成因與防治》

混凝土，2003，[7] 尤啟俊：《外加劑對混凝土收縮抗裂性能的影響》

混凝土,2004，2016年04月29日

第五篇：大體積混凝土溫度裂縫（范文模版）

大體積混凝土溫度裂縫

摘要：介紹了大體積混凝土概念的界定，從溫度應力和內外約束兩個方面淺析了大體積混凝土溫度裂縫產生的機理，總結了混凝土開裂的三種方式。根據裂縫產生的機理，結合工程實踐從設計和施工角度總結出大體積混凝土溫度裂縫的控制措施。

關鍵詞：大體積混凝土；溫度裂縫；溫差

在全球各地的土木工程中，混凝土是最重要的建筑材料，其強度高、耐久性好，廣泛用于各類建筑物、構筑物。隨著人類科技的不斷進步，建筑技術的不斷發展，各種新型結構相繼涌現，使得大體積混凝土結構應用越來越廣泛。但大體積混凝土自身導熱性能較差，混凝土內部水化熱量難以散發，而表面散熱快，中心溫度和表面溫度的差異造成混凝土開裂。

混凝土的溫度裂縫問題是一個相當普遍的質量問題，不僅影響建筑物的外觀，更會危及建筑的正常使用及結構的耐久性。特別是隨著建設規模的日趨增大，大體積混凝土結構日益增多，工程裂縫控制技術難度更高。很多研究學者對如何避免大體積混凝土開裂進行了研究，大部分學者提出采用埋設冷卻水管的溫控措施，或者使用微膨脹混凝土。但是這些方法不僅造價高，而且也不完全可靠。大體積混凝土溫度裂縫的控制從設計、材料、施工等多方面入手，采用綜合治理措施更為有效。大體積混凝土概念的界定

對大體積混凝土概念的界定問題，在工程界有一個逐步認識的過程。在研究初期主要是定量判別法，根據混凝土的厚度和溫差來區別，采用0.8-1m和25℃作為區分的界限。

《JGJ55-2000 普通混凝土配合比設計規程》 采用定量和定性相結合的解釋，其定義為：混凝土結構物實體最小尺寸等于或大于1m，或預計會因水泥水化熱引起混凝土內外溫差過大而導致裂縫的混凝土。

美國混凝土協會（ACI 116R—00）的解釋是：“任意體量的混凝土，當其尺寸大到必須采取預防措施控制由于水泥水化熱和體積變化以最大限度減少裂縫時，均可稱為大體積混凝土”（concrete, mass-any volume of concrete with dimensions large enough to require that measures be taken to cope with generation of heat from hydration of the cement and attendant volume change , to minimize cracking）。

而日本建筑學會標準(JASS5)的解釋為：“結構斷面最小厚度在80cm以上，同時水化熱引起混凝土內部的最高溫度與外界氣溫之差預計超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土”。

參考以上列出的解釋，筆者認為大體積混凝土這個術語中的“大”在某種意義上屬于約定俗成的說法；因為《JGJ55-2000 普通混凝土配合比設計規程》和美國混凝土協會（ACI 116R—00）的解釋中提到的因水泥水化熱和體積變化引起混凝土裂縫，并沒有對體積做出定量要求，而包含了體積不大但因預計水泥水化熱和收縮會引起混凝土裂縫時需要采取預防措施來控制裂縫的混凝土結構。2 2.1 大體積混凝土溫度裂縫產生機理淺析 溫度應力

超大體積混凝土由于水泥水化時會放出大量的水化熱，而混凝土自身體積較厚，混凝土表面和內部的散熱條件不同，混凝土表面由于直接和空氣接觸，散熱條件好，熱量可向大氣中散發，表面溫度上升較少；而混凝土內部自身導熱性能差，水化熱積聚在混凝土內部不易散發，溫度會上升較多，這樣就形成外低內高的溫差。由于外部約束和內部約束的存在，使混凝土不能自由變形，于是就會在混凝土內部產生溫度應力，這種由于溫度變化產生的變形受到約束而產生的應力稱為溫度應力。由此可見：產生溫度應力必須具備兩個必要條件是溫差和約束。溫差越大，產生的溫度應力越大，混凝土越容易開裂。當超大體積混凝土被完全嵌固時，它受到的約束最大，此時溫度應力會達到最大值，當約束減小時，所產生的溫度應力也隨之減小，開裂的概率也隨之降低。

2.2 約束

超大體積混凝土受到的約束一般分為內約束和外約束兩種。2.2.1 內約束引起溫度裂縫的機理

一個物體或一個構件本身各質點之間的相互約束作用稱為“內約束”。大體積混凝土在水泥水化時，會形成外低內高的溫差，這種溫差會使大體積混凝土內部溫度分布不均勻，會引起質點發生的變形不一致，從而產生內約束。大體積混凝土中心由于溫度較高，所產生的熱膨脹也較表面大，因而在混凝土中心產生壓應力，而表面則產生拉應力。當表面拉應力超過混凝土的抗拉強度時，就會在大體積混凝土的外表面產生裂縫，這種裂縫比較分散、裂縫寬度小、深度也很小，俗稱“表面裂縫”。它一般發生在澆筑后的溫度上升階段，是由于混凝土體積發生膨脹所形成的。表面裂縫的形狀見圖1所示。

圖1 表面裂縫

2.2.2 外約束引起的溫度裂縫的機理

一個物體的變形受到其它物體的阻礙，一個結構的變形受到另一個結構的阻礙，這種結構與結構之間，物體與物體之間，物體與構件之間，基礎與地基之間的相互牽制作用稱作“外約束”。大體積混凝土澆筑后數日(一般不少于5 d)，水泥水化熱基本上釋放完畢，由于環境溫度較低，這時大體積混凝土就會從最高溫度開始逐漸降溫，降溫的結果會引起混凝土的收縮，同時混凝土中多余水分也隨之蒸發，這樣就會引起混凝土體積出現不同程度的收縮。而地基、其它結構往往會對大體積混凝土進行約束，讓其不能自由變形，在這種外部約束的作用下，混凝土的內外溫差就會產生溫度應力。這種溫度應力一般是拉應力，當該溫度應力超過混凝土的抗拉強度時，就會從約束面開始向上出現開裂，從而形成溫度裂縫。若溫度應力足夠大，裂縫會連續產生，甚至會貫穿整個截面。貫穿裂縫會嚴重影響結構的性能，它會破壞結構的整體性、耐久性、防水性，給結構帶來重大的損傷，直接影響到工程結構安全。貫穿裂縫一般發生在混凝土的溫度下降階段，且外部約束較大，裂縫一般與約束面成直角關系。如約束體為樁基、巖體、以及老混凝土結構面時，約束力會更大，產生的溫度應力也會更大。但只有在溫差(最高溫度與最終穩定溫度差)25℃以上，才會出現這種裂縫。此外，不同的約束體會導致不同的貫穿裂縫，且其發生部位和裂縫的多少也會不一樣。若產生貫穿裂縫，后期養護不到位，還會加劇裂縫發展。外部約束應力形成裂縫的情況如圖2所示。

圖2 部約束應力所形成的裂縫

雖然引起大體積混凝土開裂的原因很多，但是按照裂縫深度的不同，一般可將裂縫分為：貫穿裂縫、深層裂縫和表面裂縫。在這三種裂縫中，貫穿裂縫的危害最大，它貫穿了結構面，破壞了結構的整體穩定性，大大降低結構的安全使用性能。深層裂縫的危害其次，并沒完全切斷結構面，除地基或受既有建筑混凝土影響外，不會發展成貫穿裂縫，則對結構的影響不太大。表面裂縫的危害性一般較小，除特種結構(如：有防輻射要求的探傷室、有防水要求的堤壩等)外，表面裂縫可以通過抹灰等方式處理。

圖3 大體積混凝士結構裂縫類型示意圖 大體積混凝土溫度裂縫的控制

混凝土開裂不但會使結構承載能力相應的下降，改變結構的受力狀態，而且會影響到結構外表的美觀，影響結構的正常使用。例如：若大壩開裂則會使水滲漏，若探傷室開裂則會使射線泄露，嚴重影響到結構的使用功能。因此，我們一定要采取有效措施控制大體積混凝土的開裂。王鐵夢教授從1955年起就開始研究分析多種結構裂縫，并在此基礎上，提出了“抗”、“放”的原則。許多學者在“抗”、“放”原則的基礎上又提出了多種抗裂措施。在實際工程中，應結合工程特點靈活運用“抗”、“放”、“抗放”結合的原則控制裂縫的開裂。在實際工程的設計和施工中，就可以通過分析混凝土開裂的不同原因來采取具體的防裂措施。例如：開裂原因與結構設計和受力荷載有關時，應當結合概念設計、平面布置、受力加固等原則和方法考慮控制混凝土開裂的措施。控制大體積混凝土開裂的措施與一般混凝土相比，除了上述措施之外，由于大體積混凝土的固有特性(主要是混凝土中的溫度應力和溫差)，還有一些其他的抗裂措施。下面重點分析在設計和施工中，控制大體積混凝土開裂的措施。

大體積混凝土裂縫控制措施可分為兩類，一類是：設計措施：設計控制措施可以分為以下幾點：①合理布置平面、立面；可以避免體型突變，保證各種系數達到規范要求(安全系數應當適當提高)；②合理留設施工縫；施工縫位置應優先選在在受力較薄弱、剪力較小的結構上，例如：探傷室大體積施工時，其墻體的施工縫可以留在板底和墻體之間；③合理配置鋼筋；一般大體積混凝土的配筋率較小，適當提高配筋率可以改善應力分布情況，增強混凝土的抗拉應力，抵抗溫度應力的影響，降低裂縫產生的可能性。

控制大體積混凝土開裂的另一類措施是：施工措施，這是控制大體積混凝土裂縫的關鍵。其施工措施可分為以下幾個方面：

(1)合理的混凝土配合比設計；配合比設計包括選材和比例控制，在選材時，水化熱是造成大體積混凝土開裂的主要原因。配合比設計時，可以在保證混凝土結構強度的條件下，降低水泥的使用量，選用較低水化熱的水泥(如粉煤灰硅酸鹽水泥)，或者在混凝土中添加適當的粉煤灰、礦粉等，減少水化熱的產生量。避免選用早強水泥、含氯化物、含鋁酸鈣等影響大體積混凝土結構使用的水泥。摻加適當的添加劑如：減水劑(在同等強度條件下，減水劑可以降低水灰比，在保證水泥用量不變時，節約用水；在保證用水量不變時，節省水泥。)、微膨脹劑(微膨脹劑可以減少混凝土的體積收縮，減小混凝土的收縮應力。)。為防止混凝土開裂，要嚴格控制骨料級配、含泥量，嚴禁使用海砂。在進行配合比設計時，一定要經過多次試驗，經過試驗合格后，方可用于施工；經檢驗配合比不合格或強度不夠的混凝土，嚴禁用于工程施工。

(2)施工工藝的選擇；施工工藝包含攪拌、輸送、澆筑等幾個過程，為保證混凝土有良好和易性和加工性能，一定要做好攪拌和輸送工作。另外，需要注意：攪拌站或商品混凝土供應站應當建在實際工程附近。攪拌前可先用冷水沖刷骨料，降低建筑溫度；攪拌時應該投料次序準確，不得一次性全加，按照配合比設計原則分清先后次序，一般情況下應先投水泥攪拌；攪拌時間合理，不得發產生分層、離析現象。運輸時應當迅速，運輸方式、運輸路徑應當便捷，保證運輸車輛的運行，防止堵塞和交通擁擠，盡量減少周轉次數和輸送時間，避免離析(一旦發生，應進行二次攪拌)現象。澆筑前應進行技術交底，確定澆筑方案，做好準備工作；澆筑時供料及時，不能有離析，振搗密實，增強混凝土密實度，大體積混凝土還應當采用振搗棒振搗，并在混凝土初凝前進行二次振搗；妥善處理泌水；澆筑完成后，應及時采取合理措施，進行養護。

(3)采取合適的溫控方案；溫控方案包括兩種：保溫法和降溫法。降溫法指在混凝土內部埋設冷水管，這種方法多用于水利、交通結構。保溫法一種是在混凝土表面采用保溫材料覆蓋，這種方法適用于我國南方氣溫在15℃以上的季節，寒冷地區不太適用；另一種是表面蓄水保溫，表面蓄水保溫可以控制表面龜裂，保證工程質量。在采用溫控方案時一定要結合結構所在的地理環境和結構的組成形式。在混凝土結構設計時應當采取合理措施，避免結構形式和受力荷載所造成的混凝土開裂：施工時應當保證每個施工工序、施工措施都嚴格按照施工技術方案進行，并做好預警方案，一旦施工過程中出現問題即可立即實施備案，防止問題繼續發展。

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