大体积混凝土的温控和防裂技术浅析

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1、广东建材2010年第10期水泥与混凝土大体积混凝土的温控和防裂技术浅析邱平义(湖南省郴州安平扬生建筑有限公司)摘要：通过分析大体积混凝七温度裂缝的产生原因表明，裂缝丰要是由于水泥水化热升高使混凝土温度变化产牛温度应力，而外界气温变化或干缩会加剧混凝土的早期裂缝。从材料、设计、施工以及养护等方面探讨了大体积混凝土温度裂缝的控制措施和要点。关键词：大体积混凝土；温度裂缝；施工技术要点随着建设规模的迅猛发展，结构形式日趋大型化和复杂化，与其相适应的大体积混凝七在建设工程中得到广泛地应用。由于其体积庞大，工程条件复杂

2、，一次性混凝土浇注量大，因此施工工艺及施工措施控制对混凝士的耐久性甚至力学性能有直接影响。然而，由于大体积混凝土应用条件的多样性和水泥混凝土体系自身的复杂性，混凝土的裂缝极为普遍，在各类工程中裂缝几乎无所不在【¨。通常大体积混凝十结构要承受两种不同性质的荷载，一种是结构荷载，包括泥砂压、水压以及结构自重与设备重量等；另一种是混凝土本身的体积变化，主要是温度应力L2]。据统计，在工程实践中，结构物产生的裂缝由结构荷载引起的裂缝只占15％一--20％，而80％一--85％的裂缝主要由变形荷载引起的[3

3、。因此，在

4、满足混凝土结构荷载、强度、刚度要求外，主要就是如何控制温度变形裂缝的发生。分析和探讨产生温度裂缝的各个因素，从设计、施工、养护及温控等各个环节加以控制，是避免温度裂缝的产生，并确保工程质量的重要方法。1大体积混凝土温度裂缝的产生原因分析1．1水泥水化热引起的温度裂缝大体积混凝土在水泥水化过程中释放出一定水化热，在建筑工程中一般为20℃"-一30"C甚至更高。由于体积庞大，混凝土的热传导性能极差，在短期内很难散发，在混凝土内部形成非线形温度场(内外温差)，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当混凝土的抗拉强

5、度不足以抵抗这种应力时，便开始出现温度裂缝。这种裂缝多发生在混凝土浇筑后的升温阶段。此时，混凝土表面应保持潮湿的养护环境，否则由于水分的快速蒸发会引起初期的混凝土产生干缩而加剧裂缝的产生。此外，在降温阶段，基底或结构本身限制混凝土在降温阶段的自由收缩，导致拉应力的产生，当混凝土极限抗拉强度不足以抵抗收缩应力时在混凝土中产生收缩裂缝，有时会贯穿全断面，成为结构性裂缝，带来严重的危害。1．2外界气温变化的影响温度应力是由温差引起的变形造成的，温差愈大，温度应力也愈大。因此，大体积混凝十在施工阶段，外界气温的变化影

6、响是显而易见的。混凝土的内部温度是水化热的绝热温升和浇筑温度、结构散热降温等各种温度的叠加，外界气温愈高，混凝十的结构温度也愈高，如外界温度下降，会增加混凝士的降温幅度，特别是在外界气温骤降时，这对大体积混凝土极为不利。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60℃"--65℃，并且有较大的延续时间(与结构尺寸和浇筑的块体厚度有关)。因此，研究合理的温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的过大温度应力，就显得更为重要。总之，大体积混凝上中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化、

7、结构不合理、原材料不合格(如碱骨料反应)以及混凝土的脆性和不均匀性等。总结大体积混凝土裂缝的产生，有如下规律：(1)温差和收缩越大、温度变化和收缩的速度越快，越容易开裂，裂缝越宽、越密：(2)温度梯度大、承受均匀温差收缩的厚度越小，越容易开裂；(3)基底对结构的约束作用越大，越容易开裂；(4)在一般情况下，结构的几何尺寸越大，越容易开裂。2大体积混凝土的控温及防裂施工要点首先，必须有一个良好的测温方案，应在不同的深度下测温，表皮lOOmm、150ram必须测温，旨在摸清大体积混凝士水化热的多少，不同深度处温度

8、升降变化规律，以便发现问题及时采取对策措施。其次，还必须从降低混凝土温度应力和提高混凝土本身的抗拉强度这两方面综合考虑。2．1材料和设计方面——43——水泥与混凝土广东建材2010年第10期优化配合比、减少水泥用量、掺加减水剂和外掺料(如：粉煤灰)、选用水化热低的水泥(如矿渣水泥，明矾石水泥、大坝水泥)、提高混凝土抗拉强度、改善约束条件、控制减小混凝土绝热温升Tmax值，减少总降温差。为了降低水化热量的发展，而且又能获得足够的强度，近些年来，在大型建筑和大体积混凝土施工中通常用20％～50％的火山灰来部分取代

9、普通硅酸盐水泥。在实际工程中可通过以下几方面来控制温度和降低温升：(1)采用化学外加剂(减水剂、超塑剂、引气剂等)。一方面减少所需水泥浆的用量，另一方面还能保证所需的工作性和预先确定的水胶比。(2)采用矿物掺和料取代水泥，如火山灰、粉煤灰、高炉矿渣、硅灰、石粉等，以降低水化热的作用。(3)集料的选择。大粒径集料可减少水泥用量，不仅可以减小混凝士温升，还可以提高混凝土拌和物的工作性，然而较大粒径的集料