大体积混凝土施工中的温度监测及裂缝控制

摘要：大体积混凝土结构温度裂缝控制是一个系统的工程，要根据工程中的实际情况进行控制，切不可盲目地严格要求而带来大量的浪费，必须结合实际选择相应的控制方法，才能达到良好的效果。本文探讨了大体积混凝土施工中的温度监测及裂缝控制。

关键词：大体积混凝土；施工；温度监测；裂缝控制；措施

中图分类号：TV331文献标识码： A

温度裂缝是大体积混凝土施工不可避免的常见问题之一，无可避免，则反当主动出击，采取有效的技术措施来防止裂缝的发生。对材料准备、施工准备及施工技术等进行严格监督审查，仔细每一个施工环节，认真做好混凝土浇筑完工后保温、测温、降温的一整套工作。通过对混凝土内部温度与环境温差进行计算，及时调整混凝土养护措施，将温度裂缝发生的概率降到最低，确保建筑物的结构稳定性和耐久性达到最佳状态。

一、大体积混凝土温度裂缝产生的原因

1、 水泥水化热

大体积混凝土内部热量主要是从水泥水化过程中产生的，由于大体积混凝土截面厚度较大，因此水化热聚集在结构内不易释放出来，将会引起急骤升温。混凝土单位体积内的水泥的用量和水泥的品种是引起水泥水化热的绝热温升的重要因素，随着混凝土的龄期按指数关系增长，最终绝热温升的时间一般在10d左右，但是由于结构自然散热的原因，实际上混凝土内部的最高温度大多发生在混凝土浇筑后的3～5d左右。

2、混凝土的导热性能

热量在混凝土内传递的能力反映在其导热性能上。热量传递率越大，说明混凝土的导热系数越大，并与外界交换的效率也会越高，使得混凝土内最高温升降低，同时也降低了混凝土的内外温差。如果混凝土的导热性能较差时，在浇筑初期，混凝土的弹性量和强度都不高，对水化热急骤温升而引起的变形约束较小，温度应力不大。随着混凝土龄期的慢慢增长，弹性模量和强度都相应的提高，对混凝土降温收缩变形的约束也越来越强，此时就会产生温度应力，一旦混凝土的抗拉强度不能抵抗该温度应力时，就会产生温度裂缝。

3、 外界气温变化

在大体积混凝土结构施工中，大体积混凝土开裂与外界气温的变化有着密切的联系。浇筑温度是从混凝土内部温度而来的（即混凝土的入模温度，它是混凝土水化热温升的基础，可以预见，混凝土的入模温度越高，它的热峰值也必然越高。工程实践中在高温季节浇筑大体积常采用骨料预冷，加冰拌和等措施来降低浇筑温度，控制混凝土最高温升，原因在此）、水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和。当外界温度升高时，混凝土的浇筑温度也会升高；如果外界温度降低，将会增加混凝土的降温幅度，尤其是在外界气温急降时，将会增加外层混凝土和内部混凝土的梯度，这将会对大体积混凝土造成非常大的影响。

4、混凝土的收缩变形

混凝土中的水分一般包括：化学结合水、物理-化学结合水以及物理力学结合水。其中大部分的水分需要蒸发掉，水泥硬化只需一小部分水分。大体积混凝土在水泥水化的过程中，多余的水分蒸发将会引起混凝土体积变形，大部分属于收缩变形，一小部分为膨胀变形，这跟所采用的胶凝材料的性质有关。引起混凝土体积收缩的一个重要原因就是多余水分的蒸发。这种干燥收缩变形不受约束条件的影响，如果存在约束，那么产生收缩应力即可引起硅的开裂，而且还会随龄期的增加而发展。

二、大体积混凝土施工中的温度裂缝控制措施

1、合理选材

(1) 选择低热水泥。水泥需要满足低水化热和抗裂要求，同时为达到设计强度，要有高强度要求。选用水泥品种包括：中热硅酸盐水泥、掺加一定量粉煤灰的硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。除基本要求外，为抵抗外部环境破坏，还要具备干缩较小、耐磨性好、抗蚀性和抗冻融性等，所以中热硅酸盐和较高标号的水泥比较适合。

(2)掺加混合材料或外加剂。采用一些具有活性的混合材料，可以起到减少水泥用量的目的，延长放热时间，降低绝热温升值，以减少温度裂缝。混合材料包括粉煤灰、矿渣、烧粘土等。一些外加剂的使用也可以降低绝热升温。

2、 配合比的设计

大体积混凝土一般都是通过泵送浇筑，因此根据泵送要求和降低单位水泥用量两个方面来考虑配合比的设计。水泥用量一般为 280-300kg/m3，最多不超过 400 kg/m3，根据资料显示，水泥用量每减少 10kg，温度相应降低 1℃。水泥用量砂宜用中粗砂，砂率控制在 40%-50%。石子要求天然级配良好，且骨料的最大粒径和泵管直径比应满足 d/D≤1/3，石子粒径一般为 20-40mm。为了改善混凝土的和易性，可用粉煤灰等量取代10%左右的水泥，又可降低水化热。另外细砂的和易性较好，可在粗砂中按粗细比为4:1的比例掺入细砂，塌落度可控制在12-18cm。

3、 合理分缝分块浇筑

在施工前的设计阶段，除了考虑到大体积混凝土施工特点外，还应该综合考虑大体积混凝土结构的施工方法，采用增配钢筋和分层浇筑来控制水化热引起的温度裂缝。分缝分块浇筑，考虑水泥水化产生的升温、控制大体积混凝土的一次浇筑量、合理分层促进热量散发、减少地基约束等方面。跟要慎重对待结构混凝土的结构配筋情况、底面约束情况及施工缝和变形缝的设置位置。

4、 降低混凝土的浇筑温度

这种方法简单易行，在工程中使用较广，有预冷骨料、加冰拌和以及冷却拌和水等来降低混合料温度降低石子的温度，拌和用水加冰块等方式。当施工季节气温较高时，为了减少浇筑过程中混凝土温度升高，采取优化施工组织，增加浇筑速度。阳光直射导致的，可以采取避光措施，降低施工环节中温度升高。对于季节不同，在冬季施工时要加以区分。冬季大体积混凝土可以持续施工，需注意冬季施工的防护；在夏季施工时，重点在于控制施工过程中混凝土的吸热。

5、 加强混凝土初期养护

大体积混凝土由于其本身温度控制的要求，降低了混凝土中水泥的用量，掺加具有缓凝效果的减水剂等使得大体积混凝土初期强度增长缓慢，其弹性模量的发展也相应的增长缓慢。如果初期养护措施不到位，则极易出现裂缝。对于大体积混凝土的初期养护，主要在于保温和保湿。混凝土内外温差所造成的温度梯度引起的应力是造成混凝土表面裂缝的主要原因之一，故在浇筑混凝土后应及时采取保温措施以降低结构物内外温差，减少混凝土表面的裂缝。混凝土的收缩也是混凝土表面产生细小裂缝的主要原因，为防止混凝土水分过快的散失产生干缩裂缝，避免混凝土结构外界环境的干湿交替，应在混凝土浇筑后，及时的采取保湿措施，防止干缩裂缝的出现。

三、大体积混凝土温度监控

如何有效防止温度裂缝的产生是大体积混凝土施工的关键之一。为保证混凝土施工质量，在浇筑完成后，需要专业人员随时对混凝土的温度变化动态进行记录和掌握，对混凝土温度进行合理监控，使养护工作更加的科学有效。

1、测温设备

在实际工程测量中，常用的测温方法主要包括两种：（1）预留测温孔，使用玻璃温度计进行测量，该测量方法技术含量低、精准度差、操作不便；（2）采用热电阻、热电偶等进行测量，通过现场逐点测量或将测温点引至中控室实现集中测量，保证了测量的准确性和连续性高。

2、温度测点的设置

温度测点的平面设置要坚持“突出重点，兼顾全面”的原则，将底板内部温度最高的部位作为重点，布置较密集的测点，同时，兼顾板的边缘、坑、井边等部位均匀布置测点。

3、温度传感器立面布置

温度传感器的设置视底板厚度进行具体分析，一般在底板的底面、中间部位、顶面等不同位置设置3～4 个温度传感器。通常来说，板内最高温度多出现在中间部位偏下的位置。

4、 测温方式

在混凝土浇筑成型后，派专人对混凝土表面温度和结构中心温度进行检测，测温时间不少于14d。初期每1～2h 测温一次，持续到温升趋于平衡的降温阶段，每3～4d 测温一次，此后逐渐延长时间。当混凝土内部温度与外界温差超过25℃时，则需要采取措施降温；若小于25℃时，则可停止测温。

5、温度控制措施

（1）依据监测到的温度情况和外界气温变化，及时调整混凝土表层覆盖的保温材料，增减麻袋和塑料薄膜的层数。

（2）对于底板集水坑、电梯井侧壁等不易保温的部位，要加强保温。

（3）养护期间，根据实测的温度情况分期分批的撤除保温材料。

（4）若混凝土表面因掺加外加剂提早泛白缺水，应立即补水养护。

（5）遇寒潮时应相应调整养护方案。否则混凝土的徐变变形来不及

发挥出来，应力松弛较少，表面极易开裂。

总之，温度裂缝的存在是混凝土施工中不可避免的普遍现象，大体积混凝土施工中更是如此。但是，我们应该明白裂缝的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力。因此，我们在施工中，应充分认识到裂缝的出现对建筑物的危害性，采取各种有效的措施和合理的处理方法来预防裂缝的出现和发展，不断提高混凝土的浇筑质量，以满足建筑结构安全稳定的要求。

参考文献：

[1] 祁忠，梁树梅． 大体积混凝土裂缝的产生原因及防治措施［J］． 山西建筑，2012，38( 7) : 108-109．

［2］孙苏蕾，胡松.对大体积混凝土施工开裂的研究[J].中小企业管理与科技.2010（09）