大体积砼温度裂缝产生的原因及控制措施
[摘 要]针对大体积砼温度裂缝问题，首先分析了大体积砼温度裂缝产生的原因，其次对防止大体积砼表面裂缝和收缩裂缝进行了理论研究，最后提出了相应的施工控制措施
[关键词]大体积砼；温度裂缝；表面裂缝；收缩裂缝
O．前言
随着我国建筑行业施工技术的不断提高，大体积砼技术已广泛应用于工程项目中，大体积砼为了满足工艺和构造要求，一般截面尺寸较大．而且设计对强度也作了明确的规定，但是对裂缝及控制要求则很少明确，而大体积砼最主要的问题是温度裂缝．主要分析了温度裂缝产生的原因以及提出了控制温度裂缝的措施。
1． 分析大体积砼裂缝产生的原因
大体积砼结构，浇筑后水泥的水化热很大，由于混凝上体积大，聚积在内部的水泥水化热不易散发，砼的内部温度将显著升高。而砼表面则散热较快，这样形成较大的内外温差，使砼内部产生压应力，表面产生拉应力。如果在砼表面附近存在较大的温度梯度，就会引起较大的表面拉应力，同时，此时砼的龄期很短，抗拉强度很低，如果温差产生的表面拉应力，超过此时的砼极限抗拉强度，就会在砼表面产生表面裂缝。这种裂缝多发生在砼浇筑后的升温阶段。如果此时砼表面不能保持潮湿的养护环境，则砼表面由于水份蒸发较快而使初期的砼产生干缩，加剧裂缝的产生。这是砼浇筑后由于温升影响产生的第一种裂缝。
由于温升影响产生的第二种裂缝是收缩裂缝。这种裂缝产生在砼的降温阶段，即当砼降温时，由于逐渐散热而产生收缩；再加上砼硬化过程中，由于砼内部拌合水的水化和蒸发，以及胶质体的胶凝等作用，促使砼硬化时收缩。这两种收缩，在收缩时山于受到基底或结构本身的约束，会产生很大的收缩应力(拉应力)，如果产生的收缩应力超过当时的砼极限抗拉强度，就会在砼中产生收缩裂缝，这种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。
2．防止大体积砼裂缝的理论分析
2．1防止大体积砼的表面裂缝分析：砼浇筑后，砼因水泥水化热升温而达到的最高温度，等于砼成型时温度与水泥水化热引起的砼温升峰值之和。对于大体积砼，因其自身具有保温性能，内部散热比其表面散热要缓慢得多，因此内部温度在浇筑后的一段时间里，将比其表面温度要高得多。砼内部与其表面的温差如果能控制在一定范围内，则砼将不致产生表面裂缝。如果采取措施，降低砼的成型时温度，采用低水化热水泥或限制水泥用量，即可降低砼内部的最高温度；或者在施工时采取保温的养护措施，不使表面砼散热太快，使砼表面保持较高的温度。这两种措施皆可使砼内部与表面的温差减小，避免产生表面裂缝。水泥水化热引起的砼内部实际最高温升，与砼的绝热温升有关，为了避免大体积混凝上出现表面裂缝，要使其内部温度与其表面温度之差尽量减小，满足我国规范规定的温差限值25℃的要求，需采取三个方面的措施：降低砼成型时的温度：砼成型时的温度可由砼拌合物的温度、砼拌合物的出机温度及砼拌合物运输及浇筑时的温度增量等计算确定。降低水泥水化热引起的砼内部最高温升：影响砼内部最高温升的因素主要是每立方米砼中水泥的用量及单位水泥的水化热。因此，要降低砼内部的最高温升，就要在满足砼强度等技术指标的前提下降低每m3砼中的水泥用量及选用水化热较低的水泥。要降低每m3砼中的水泥用量，可采取掺用减水剂及粉煤灰或沸石粉等措施；要选用低水化热的水泥，可选用矿渣硅酸盐水泥。提高砼的表面温度：对大体积砼表面实行保温潮湿养护，使其保持一定温度，或加热养护，是防止混凝土内部和外表面产生过大的温差而引起表面裂缝的有效措施。对于采用钢模或木模浇筑的大体积混凝土，带模养护有一定的保温作用，还可在模板外面挂草帘，以加强混凝土外侧表面的保温。对于大体积砼基础底板的上表面，可铺土、铺砂、灌水养护，亦铺盖黑色塑料薄膜加盖草袋进行保温保湿养护。必要时还对表面进行加温，以减小内外温差。
2．2．防止大体积砼的收缩裂缝的分析：收缩裂缝产生在砼的降温阶段，即当砼降温时，由于逐渐散热而产生收缩，再加上砼硬化过程中，由于砼内部拌合水的水化和蒸发，以及胶质体的胶凝作用，促使砼硬化时收缩。这两种收缩，在收缩时由于受到基底或结构本身的约束，会产生很大的收缩应力(拉应力)，如果产生的收缩应力超过当时的砼极限抗拉强度，就会在砼中产生收缩裂缝，这种收缩裂缝有时会贯穿全断面，成为结构性裂缝，给建筑物带来严重的危害。要防止大体积砼的收缩裂缝，就要解决砼降温收缩与硬化收缩这两个问题。
3．大体积砼浇筑防裂施工技术措施
在施工中控制大体积砼裂缝的开展，主要从降低温度应力和提高砼的极限拉伸强度两方面入手：(1)．做好冷却和保温。浇筑前避免材料过热，浇筑后保温，降低温度应力。降温冷却方面，采取保温及缓慢降温方法减少砼表面的急剧热扩散，延长砼散热时间，防止形成过大的温差而引起表面或贯穿裂缝。工民建工程一般不采用埋设冷却水管的方法。(2)．提高砼的极限拉伸，缓慢降温可充分发挥砼的应力松弛效应，提高抗拉伸性能，应尽可能使各龄期的砼极限抗拉强度要大于其温度应力值，并要有一定的安全度保证，这是防止裂缝的有效措施。严格控制砂、石质量，限制含泥量，正确选用砼级配，适当掺用外加剂，减少用水量，改进砼浇灌工艺，可提高砼强度。适宜的温度和湿度养护可减少收缩，充分发挥水泥水化作用，促使砼强度潜在能力得到充分的发挥。在大体积砼浇筑防裂技术措施中。控制砼的浇筑温度和养护温度是关键，主要在以下几点采取措施：降低水泥水化热温度；降低砼浇灌入模温度；加强施工中的温度控制：改善约束条件，削减温度应力；提高砼极限拉伸强度。
3．1水泥水化热温度：(1)．选用低热或中热水泥(如矿渣水泥、火山灰质水泥、抗硫酸豁水泥或粉煤灰水泥)配制砼。(2)．使用粗骨料；掺加粉煤灰等掺和料、或掺加减水剂，改善和易性，降低水灰比，控制塌落度，减少水泥用量，降低水化热量。(3)．利用砼后期(90天、180天)强度，降低水泥用量。(4)．在基础内部预埋冷却水管，通入循环冷却水，降低混凝土水化热温度。(5)．在厚大无筋或稀筋的厚大混凝土中，掺加20％以下的块石吸热，并节省混凝土。
3．2降低砼浇灌入模温度：(1)．选择较低温季节浇筑砼，避开热天浇筑砼；对现浇量不大的块体，安排在下午3时以后或夜间浇筑。(2)．夏季采用低温水或冰水拌制砼，对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷，或对骨料进行护盖或设置遮阳装置，运输工具加盖防止日晒，降低混凝土拌和物温度。(3)．掺加缓凝型减水剂。采取薄层浇灌，每层厚20～30cm，减缓浇筑强度，利用浇筑面散热。(4)．在基础内设通风和加强通风加速热量散发。
3．3施工中的温度控制：(1)．做好砼的保温保湿养护，缓慢降温，充分发挥徐变特性，减低温度应力；夏季避免曝晒，冬期采取保温覆盖，以免发生急剧的温度梯度。(2)．采取长时间养护，规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，充分发挥砼的“应力松弛效应”。(3)．加强测温和温度监测与管理，实行情报信息化施工，控制砼本身内外温差在30％以内，屋面温差和基层底面温差在20以内，及时调整保温及养护措施，使砼温度梯度和湿度不至于过大，控制有害裂缝出现。(4)．合理安排施工程序，控制砼均匀上升，避免过大高差；及时回填土，避免结构侧面长期暴露。
3．4改善约束条件，削减温度应力：(1)．采取分层分块浇筑，合理设置水平或垂直施工缝，或在适当位置设置后浇缝，以放松约束程度，减少每次浇筑长度和蓄热量，增加散热面，防止水化热的过大积聚，减少温度应力。(2)．在基础与岩石地基，或基础与厚大老砼垫层之间设置滑动层(平面浇沥青胶铺砂，或刷热沥青或铺卷材)，在垂直面键槽部位设置缓冲层(铺30～50mm厚沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料)，以消除嵌固作用，释放约束应力。
3．5提高砼极限拉伸强度：(1)．选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强砼的振捣，提高砼的密实度和抗拉强度，减小收缩，保证施工质量。(2)．采取二次投料法，二次振捣法，浇筑后及时排除表面泌水，以提高砼强度。(3)．在基础内设置必要的温度配筋，在基础突然变化、转折部位，底板与墙转折处，孔洞转角及周边部位，增加斜向构造配筋，以改善应力集中。(4)．在基础与墙、地坑等接缝部位，适当增人配筋率，设暗梁，以减轻边缘效应，提高抗拉伸强度，控制裂缝开展。(5)．加强砼的早期养护，提高早期相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
4．结束语
由于砼本身的特性，大体积砼温度裂缝是不可避免的，但是，有害的裂缝是可以控制的，我们只有通过事前、事中、事后采取相应的措施，从各个方面入手进行有效的控制，才能减少及防止温度裂缝的产生及发展，提高大体积砼质量。