大體積混凝土澆筑溫度裂縫產生的原因和控制方法

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1、大體積混凝土澆筑溫度裂縫產生的原因和控制方法　　[論文關鍵詞]大體積混凝土?溫度裂縫?裂縫控制??　　[論文摘要]首先分析大體積混凝土溫度裂縫的成因，然后提出溫度裂縫控制方法，包括設計、施工、監(jiān)測等三個方面。?　　?　　隨著我國經濟的發(fā)展，工程建設規(guī)模的不斷擴大，大體積混凝土在結構中的應用越來越廣泛，施工中的大體積混凝土溫度裂縫問題日顯突出，并成為具有相當普遍性的問題[1]。溫度裂縫作為長期困擾大體積混凝土的主要難題，涉及到建筑材料、設計、施工和管理等多方面的因素[2-3]。有關規(guī)范中關于土木工程的溫度裂縫

2、控制條款還不完善，工程中的溫度控制實施主要依靠實踐經驗，缺乏理論依據。本文對大體積混凝土的溫度裂縫及其控制技術進行了探討。?　　?　　一、大體積混凝土澆筑溫度裂縫產生的原因?　　結構物在實際使用中承受各種荷載，當結構的抗拉強度不足以抵抗荷載作用時，結構就可能出現裂縫。外荷載的直接應力和次應力、溫度變化、縮脹以及不均勻沉降等都會產生裂縫。大體積混凝土常見的質量問題是混凝土結構產生裂縫。造成結構裂縫的原因是復雜的，綜合性的。但是，大體積混凝土從澆筑時起，到達到設計強度止，即施工期間產生的結構裂縫主要是由水泥水化

3、熱引起的溫度變化造成的。大體積混凝土工程，水泥用量多，結構截面大，因此，混凝土澆筑以后，水泥放出大量水化熱，混凝土溫度升高。由于混凝土導熱不良，體積過大，相對散熱較小，混凝土內部水化熱積聚不易散發(fā)，外部則散熱較快。升溫階段，混凝土表面溫度總是低于內部溫度。依據熱脹冷縮的原理，中心部分混凝土膨脹的速度要比表面混凝土快，中心部分與表面質點間形成相互約束，中心屬于約束膨脹，不會開裂；表面屬于約束收縮，當表面拉應力（t）超過混凝土的極限抗拉強度時，混凝土表面就產生裂縫。?　　隨著水泥水化反應的減慢及混凝土的不斷散熱

4、，大體積混凝土由升溫階段過渡到降溫階段，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發(fā)，降溫階段，混凝土表面溫度與中心溫度仍然存在差值，如果過大，同升溫階段一樣產生表面裂縫。降溫過程，混凝土體積收縮，同時，考慮到邊界條件和地基的約束，屬于約束收縮。但此時，混凝土齡期增長，強度增大，彈性模量增高，因此，降溫收縮產生的拉應力較大，除了抵消升溫時產生的壓應力外，在混凝土中形成了較高的拉應力（t），超過混凝土的抗拉強度關，就引起大體積混凝土的貫穿裂縫。?　　水泥水化硬化，水是必備的前提條件，但混凝土為了滿

5、足施工和易性的要求，通常所加水量是水泥水化所需水量的數倍，多余的水為游離水，游離水容易蒸發(fā)，引起體積收縮（稱為干縮）。干縮與混凝土降溫產生的冷縮疊加，增大了混凝土中的拉應力，加劇了混凝土中裂縫的產生。?　　?　　二、大體積混凝土溫度裂縫控制方法?　　在大體積混凝土工程施工中，由于水泥水化熱引起混凝土內部溫度和溫度應力劇烈變化，從而導致混凝土發(fā)生裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土塊體的內外溫差及降溫速度，是防止混凝土出現有害溫度裂縫的關鍵。自上世紀初開始，有關大體積混凝土防裂問題就得到研

6、究。美國通過箭石壩（1915年，高107米）、胡佛壩（1930年，221米）等大壩的建設對大體積混凝土進行了全面的研究，在上世紀60年代就得到了一套比較定型的大體積混凝土設計、施工模式。即①采用低熱水泥或一部分用活性摻合料；②降低水泥含量以減少總的水化熱量；③限制澆筑層厚度和最短的澆筑間歇期；④采用人工冷卻混凝土組成材料的方法來降低混凝土的澆筑溫度；⑤在混凝土澆筑以后，采用預埋冷卻水管，通循環(huán)水來降低混凝土的水化熱溫升；⑥保護新澆混凝土的暴露面，以防止突然的降溫，在極端寒冷地區(qū)，掩蓋在棚內進行人工加熱。在酷

7、熱季節(jié)，采用棚蓋來防止新澆混凝土暴露面避免日光直射，并同時用噴霧的辦法來防止混凝土過早的凝結和干燥，要求在各種條件下，混凝土的養(yǎng)護至少在14d以上，此外，還采用澆筑層厚與間歇期隨不同澆筑溫度而變化的澆筑辦法。前蘇聯在1977年修建托克托古爾電站也形成發(fā)展了一套行之有效的大體積混凝土溫控防裂措施，即托克托古爾法。我國在修建丹江口工程時，提出了防裂措施，一是嚴格控制基礎允許溫差，新老混凝土上下層溫差和內外溫差；三是嚴格執(zhí)行新澆混凝土的表面保護；三是提高混凝土的抗裂能力。?　　由水利工程中總結出來的大體積混凝土溫

8、度裂縫控制方法和措施在建筑工程實踐中也得到應用，取得了很好的效果。根據這些工程實踐，可以看到建筑工程中大體積混凝土的溫度裂縫控制要在設計、施工和檢測三個方面采取一系列的技術措施。?　　（一）設計控制措施?　　盡可能選用強度等級低的混凝土，充分利用后期強度。隨著高層建筑和超高層建筑的不斷出現，大體積混凝土的強度日益增大，出現C40-C50等高強混凝土，設計強度過高，水泥用量大，水化熱量高。而高層建筑的建設周期長，在