大体积混凝土温控防裂措施研究

大体积混凝土温控防裂措施研究

【摘 要】笔者根据多年来大体积混凝土结构裂缝控制的经验，结合当前裂缝控制的新发展，对此课题谈谈几点体会，与同行探讨。

标签 大体积混凝土结构；裂缝控制；外加剂；水化热；养护 前言

大体积混凝土在浇筑中的一个重要技术课题是控制裂缝扩展。大体积混凝土在固化过程释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用。由此而产生的温度和收缩应力是导致混凝土出现裂缝的主要原因，从而影响基础的整体性、防水性和耐水性，成为结构的隐患。为此大体积混凝土在施工中必须考虑裂缝控制。

1 关于外加剂的选用 可以说，在现代混凝土的配合比设计中，外加剂已成为必不可少的成分之一。在大体积混凝土结构中，应用较广泛的外加剂主要有减水剂、缓凝剂、微膨胀剂等几种。添加外加剂的根本出发点都是非常好的，比如:为了减少水泥用量而添加减水剂，为了推迟混凝土的初凝时间而添加缓凝剂，为了补偿混凝土的收缩而添加膨胀剂。

由于目前市场上外加剂产品品种繁多，难免鱼龙混杂。人们关心的是，在大体积混凝土结构裂缝控制方面，外加剂应用的实际效果如何呢?事实表明，外加剂产品如选用得当，的确可以大大提高混凝土的抗裂性能，反之，外加剂产品如选用不当，则会加剧混凝土的开裂。比如，优质的减水剂对水泥颗粒有着明显的分散效应，并能使水的表面张力降低而引起加气作用，从而可以有效减少拌和水量的10~15%，相应减少水泥用量的10~15%，使混凝土的水化热大大减少，对混凝土的温度控制极为有利。又比如，有的微膨胀剂，膨胀率仅为0.01%，其收缩率竞达0.06%~0.1%，而收缩量大恰恰是导致混凝土结构产生裂缝的最直接原因。

可见，对外加剂的应用效果绝不能盲目乐观。在选用时务必慎重，不仅要看到其有利的一面，更要充分考虑到其不利的一面，趋利避害，合理使用。

2 关于混凝土水化热温度监测 众所周知，大体积混凝土结构容易产生温度裂缝。混凝土结构的施工及验收规范中也明确提出应在大体积混凝土施工时实施混凝土温度的监测，控制结构的内外温差、控制降温。因此，在当前的大体积混凝土结构施工中，温度监测技术的应用己变得相当普遍。

近十几年来，大体积混凝土温度监测从原始的通过温度计量测发展到后来的通过热电偶、热电阻量测，从人工逐点测量手工记录发展到计算机自动巡回监测并定时打印报表，目前又逐步实现了温度曲线的实时显示。客观地说，温度监测在大体积混凝土裂缝控制过程中所起的作用是不容置疑的:在混凝土浇捣及养护期间，先进的温度监测技术能迅速、全面、准确地反映出大体积混凝土结构内部各处混凝土的实时温度及发展变化趋势，帮助工程技术人员及时制定并实施合理有效的温度控制措施，防止结构产生温度裂缝。温度监测的实施，很好地体现了信息化施工的优势。

但是，也有人对温度监测的作用存在一定的误解，认为凡是大体积混凝土工程只要实施了温度监测就万事大吉了。殊不知温度监测仅是一种辅助手段，要想让结构不裂，关键还要靠实施正确的温度控制措施。事实上，温度控制措施应当

贯穿于混凝土浇捣前、浇捣中及浇捣后三个不同的阶段，每个阶段都有其不同的侧重点。比如，在浇捣前应通过合理设计混凝土的配合比、选用低热水泥、掺加粉煤灰和减水剂等手段尽量减少水泥用量，从而减少总的水化热;在混凝土浇捣中主要通过骨料预冷、运输防晒等措施来降低混凝土的浇筑温度;在混凝土浇捣后则重点在于通过有效的保温养护来提高结构表层混凝土温度、减小内表温差并控制混凝土降温速率。可见，如果单单实施温度监测，而不在温度控制措施方面下功夫，是达不到防裂目的的。

当前，温度监测可以迅速反馈结构的温度实况，人们也是通过控制温度来防止结构开裂。但从混凝土结构的开裂机理来看，混凝土之所以开裂，是由于混凝土的应力超过了其抗拉强度所致。因此，如果能直接监测混凝土结构的应力状况，让人们通过控制结构应力来防止结构开裂，这将显得更为直观。

3 关于混凝土的养护 对于混凝土的防裂来说，养护是非常关键的一环。大体积混凝土的养护一般包含两层含义:保温和保湿。保温是为了提高表层混凝土温度，减小混凝土内表温差，尽量使整个结构的温度场趋于均匀，同时减小混凝土的降温速率。

保湿则是尽可能使混凝土处于湿润状态，让水泥充分水化，这可以增强混凝土

的抗裂能力。

保温的措施很多，如在混凝土表面覆盖草袋(或麻袋、岩棉、塑料薄膜等保温材料)，在混凝土上方搭盖保温棚，以及表面蓄水等等。保湿措施则有喷刷养护液形成保湿膜和直接洒水养护等。笔者认为，应当首选能同时兼顾保温和保湿两方面的养护措施。比如湿草袋(或湿麻袋)与塑料薄膜联合覆盖在混凝土表面，其效果就相当好，因此这种养护方法一直被广泛采用。

养护时机宜早，即在混凝土表面泌水排除且经过两至三次抹平搓实后就应及早覆盖湿草袋及薄膜。切不可让混凝土浇捣后任其暴露直到其表面己发白时(往往此时己出现微细干缩裂缝)才迟迟覆盖。

养护工作宜细。覆盖时应注意让草袋及薄膜相互搭接;覆盖后应(借助混凝土温度监测)随时注意各区域的混凝土温差情况，及时增减保温层厚度，还应检查混凝土表面的湿润状态，一有干燥迹象就应迅速补充水分;此外还应特别注意一些容易被忽视的部位，如墙和柱的范围由于有插筋而不便覆盖，井坑内壁则因陡立不易覆盖，这些部位更应重点养护。

养护工作应保持连续性，应实行24小时工作制，不允许出现“8小时上班期间有人养护而8小时以外则无人料理”这种情况。事实上，混凝土在中午和夜晚的时间恰恰更需要加强养护。

4 关于混凝土的温差

在大体积混凝土温度控制中，人们提得最多的概念是“内外温差”。但笔者认为，“内外温差，，这一提法不够准确，因为它很容易让人误解为“混凝土内部温度与外界环境温度的差值”，而实际上它的真正含义是指“内部混凝土温度与表层混凝土温度的差值”。因此，笔者建议采用“内表温差”这一术语，这样会更准确。如“内表温差”为20℃，这是经过覆盖保温后取得的控制成果;而“内外温差，，为40℃，它是一种客观的状态。内表温差指示的是同一时间在空间上存在的温差，规范建议该温差一般应控制在25℃以内。

同一空间在时间上存在的温差往往容易被人所忽视。刚浇筑的混凝土，随着水化热的产生，其内部温度很快上升到最大值，最后该温度又缓慢降至后期稳定

位，则混凝土内部最高温度与后期稳定温度之间的差值，可称为总降温差。根据裂缝的形成机理，混凝土总降温差越大，混凝土就越容易开裂。因此，尽量减少水泥用量和降低混凝土浇筑温度，从而使混凝土内部温度降低，最终减小总降温差，这是大体积混凝土温度控制的重要内容。

5 结语

总之，大体积混凝土裂缝是因为混凝土的温度变形受到约束而产生温度应力，当温度应力大于混凝土自身抗拉强度时而产生的。温度应力的大小取决于水泥、水化热、浇筑温度、大气温度、收缩变形等因素，同时它与混凝土的降温散热条件和混凝土升降温速密切相关，此外，还与施工方案、几何尺寸及配筋等因素有关。同时通过科学的理论计算，能够避免大体积混凝土裂缝的产生。混凝土的保温和养护应加强，保温的目的是减小混凝土表面与内部温差及表面混凝土温度梯度，防止表面裂缝的发生。无论在常温还是在负温下施工，混凝土表面都需要覆盖保温层，保温层兼有保湿的作用，可以提高混凝土的表面抗裂能力。在施工中应采用先进的测温方法和先进的仪器，保证测温的准确性，这样，可以为施工组织者在施工中及时准确采取温控对策提供科学依据，实现情报化施工。因此，采用合理的计算方法和施工措施，能够有效的避免大体积混凝土温度裂缝的产生，以保证混凝土的结构质量。