浅析大体积混凝土温度裂缝控制计算

摘要：通过对大体积混凝土浇筑时的温度裂缝计算，分析裂缝产生的原因，总结大体积混凝

土浇筑时避免裂缝出现的对策。

关键词：温度裂缝计算；裂缝原因分析；裂缝控制总结

一、引言

大体积混凝土结构施工应使混凝土中心温度与表面温度、表面温度与大气温度之差在允许范围之内（一般取25℃），则可控制混凝土裂缝的出现。

二、混凝土表面温度计算

计算公式如下：

Tb（t）=Ta+[4h′×（H- h′）×T（t）]÷H2；

Tb（t）―龄期为t时，混凝土的表面温度（℃）；

Ta―龄期为t时，大气的平均温度（℃）；

H―混凝土的计算厚度，H=h+2 h′；

h―混凝土的实际厚度（m）；

h′―混凝土的虚厚度（m），h′=λK/β；

λ―混凝土的导热系数，取2.33W/(m・K)；

K―计算折减系数，可取0.666；

β―模板及保温层的传热系数(W/(m2・K)), β=1/(Σδi/λi+1/βa)；

δi―各种保温材料的厚度（m）；

λi―各种保温材料的导热系数(W/(m・K))，见下表；

βa―空气传热系数，可取23W/(m2・K)；

T（t）―龄期为t，混凝土内最高温度与外界气温之差（℃），

T（t）=Tmax-Ta；

各种材料的导热系数表

现以某污水处理厂生物池底板为例进行计算：根据图纸及试验资料知，生物池底板基础厚0.9m，混凝土为C30，抗渗等级为S6混凝土，水泥混凝土配合比设计报告如下：水泥采用强度等级为P.042.5；砂子：中砂；石子：碎石5―25mm，细度模数3.0，含泥量1.0%；含泥量0.5%；外加剂：高效高能防水剂HA-GG；每立方米材料重量配合比如下：水泥（/m3）：砂子（/m3）：石子（/m3）：水（/m3）：外加剂（/m3）=440：746：1029：185：14.08=1.00：1.70：2.34：0.42：0.032，水灰比0.42，坍落度180mm，7天强度27.2MPa，28天强度36.5 MPa。现浇混凝土大气温度平均为28℃。混凝土表面采用一层塑料薄膜加一层毛毡撒水保湿养护。

根据混凝土水化热绝对温升值Tmax=mcQ/Cρ；T（t）―浇筑一段时间t，混凝土的绝热温升值（℃）；mc―每立方米混凝土水泥用量（/m3）；Q―每千克水泥水化热量（j/），查表得P.042.5 Q=335（j/）；C―混凝土的比热容在0.84～1.05kj/（・j）之间；ρ―混凝土的质量密度，取2400/m3；

（一）水泥水化热引起的混凝土最高温升值计算：

Tmax=mcQ/Cρ=28+440×335/（1.05×2400）=86℃；

（二）混凝土表面温度计算：

β=1/(Σδi/λi+1/βa)=1/（0.001/0.035+0.003/0.035+0.001/0.58+1/23）=6.27；

h′=λK/β=0.666×2.33/6.27=0.25；

H=h+2 h′=0.9+2×0.25=1.4m；

Tb（t）=Ta+[4h′×（H- h′）×T（t）]÷H2=28+[4×0.25×（1.4- 0.25）×（86-28）]÷1.42=62.03℃；

（三）混凝土中心温度与表面温度之差：

Tmax－Tb（t）=86-62.03=23.97℃＜25℃；

混凝土表面温度与大气温度之差：

Tb（t）- Ta=62.03-28=34.03℃＞25℃；

故不满足防裂要求。在施工中混凝土内部不会出现裂纹，很可能在混凝土底板垫层表面局部出现因温度梯度过大而引起的裂纹。因此在浇筑底板、墙体混凝土时，因天气温度过高，在混凝土浇筑一段时间后底板表面出现裂纹。

三、裂缝原因分析

经过计算可以分析裂纹产生的原因有以下几点：

（一）砼浇筑时天气气温过高。

（二）混凝土自身水化热太大。

（三）混凝土的保湿养护不到位，降温过快。

（四）浇筑混凝土时以及混凝土初凝及凝固10天内，现场未进行温度检测与管理和掌握、控制混凝土内的温度变化。

四、经验总结

（一）选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热天气浇筑混凝土。

（二）严格检测混凝土的配合比，以及砂子、石子的含泥量，混凝土的水灰比，特别是混凝土中的水泥含量。

（三）及时养护混凝土，使混凝土的温度和湿度不至于过大，以有效控制有害裂纹的出现。大体积混凝土尽量不用洒水养护。由于混凝土内部水化生热，使其内部产生压应力，与空气接触的混凝土温度较低，表面产生拉应力，洒水养护容易造成温度梯度过大，混凝土表面产生裂纹。

（四）实行信息化控制。加强浇筑现场泵车中混凝土测温和浇筑后温度检测与管理，随时掌握、控制混凝土内的温度变化，及时调整保温及养护措施，使混凝土内外温差控制在25℃以内。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。