摘要：冬季施工中大体积混凝土温度裂缝成因及其影响因素，对温度裂缝的防治提出了技术措施
关键词：大体积混凝土 裂缝 防治措施
1、大体积混凝土裂缝机理分析
大体积混凝土内出现的裂缝，按其深度的不同，一般可分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三类。贯穿裂缝切断了结构断面，破坏结构的整体性和稳定性，危害性是严重的，如与迎水面相通，还引起漏水。深层裂缝部分切断了结构的断面，也有一定的危害性。表面裂缝危害性较小，但处于基础或者老混凝土约束范围以内的表面裂缝，在内部混凝土降温过程中，可能发展为深层甚至贯穿裂缝。北方冬季施工时由于环境气温过低，混凝土表面散热速率加快，从而导致混凝土内外温差极剧增大，更容易造成混凝土表面与内部形成的温差裂缝，甚至形成贯通裂缝。
贯穿裂缝成因：随着水泥水化反应的结束以及混凝土的不断散热，大体积混凝土由升温阶段过渡到降温阶段，随温度降低，体积收缩。由于混凝土内部热量是通过表面向外散热的在降温阶段，混凝土温度场的分布仍是中心温度高，表面温度低的状态，因此内部混凝土产生较大的内约束，同时，地基和边界条件也对收缩的混凝土产生较大的外约束。所以降温收缩，在混凝土中形成了较大的拉应力，从而引起大体积混凝土的贯穿裂缝。
可见，大体积混凝土产生温度裂缝的原因，一个是混凝土内外温度变化差引起的应力和应变，另一个是混凝土本身的抗拉强度和抵抗变形能力。当应力值大于混凝土的极限抗拉强度时，混凝土即出现裂缝。
2、影响大体积混凝土温度裂缝的主要因素
1）水泥水化热的影响：大体积混凝土由于结构物断面大，自身的导热性能又较差，浇灌后，在硬化期间，水泥放出大量的水化热。据实测，它引起的温度在工程的施土中高达20-30℃，在混凝土浇筑后的3-5d达到最高值，由此引起混凝土内部温度不断上升，表面和内部温差很大。水泥水化热聚集在结构物的内部不散失而引起升温，引起不均匀膨胀与收缩，当受到约束时，就会导致混凝土开裂。水化热与水泥用量、水泥品种有关，并随混凝土的龄期按指数关系增长。
2）浇筑温度与外界气温的影响：在东北冬季浇筑混凝土，由于环境温度较低，内部与表面温度差很大，特别是大体积混凝土基础结构平面尺寸很大时，浇筑温度对混凝土内部裂缝的开展影响明显，容易产生表面裂缝或贯穿性裂缝。因此浇筑温度是不可忽视的因素之一。
3）约束条件的影响：结构物在变形过程中，由于约束条件的存在，必然会受到一定的约束或抑制而阻碍变形。若没有约束，无论内部温度和外部温度如何变化，都不会引起开裂。对于大体积混凝土来说，它总是置于一定的基底之上，这个约束产生的应力大于混凝土的抗拉强度时就引起开裂，直至贯穿。
4）混凝土的收缩变形的影响：在大体积混凝土中，仅有20%左右的水分是水泥水化所必须的，尚有80%的游离水分需要蒸发，多余水分蒸发所引起的混凝土体积收缩称为收缩变形。因此，混凝土的收缩变形在约束力的作用下，在其内部就会产生拉应力，从而引起混凝土的开裂
3、防治温度与收缩裂缝的技术措施
为了有效地控制有害裂缝的出现和发展，可采取如下措施：
1）降低水泥水化热
①采用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土。
②充分利用混凝土的后期强度或60d强度，减少水泥用量。试验结果表明，每增加10公斤水泥用量，其水化热将使混凝土的温度相应升高1℃。
③尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料，掺和粉煤灰等掺合料，或掺入相应的减水剂缓凝剂，改善混凝土和易性，从而降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。
④予埋冷却水管强制降温，但必须注意严格控制进出口水温温差，一般不超过25℃。
⑤控制拌合用水温度，防止水泥水化热峰值提前上升，可采用冷水拌制混凝土，一般采用4—13℃冷水拌制混凝土。当外界气温为负温时，可采用30—40℃热水进行搅拌。
2）降低混凝土的入模温度
①选择较适宜的温度浇注大体积混凝土，灌筑温度控制在8— 10℃，入模温度控制在5℃左右。
②掺入相应的缓凝型减水剂。
③混凝土入模时，采取通风散热措施，加快热量的散失。
3）加强施土中的温度控制
①在混凝土浇注之后，做好混凝土的保温保湿，缓缓降温，降低温度应力。冬季施工应采取措施保温覆盖，以免产生急剧的温度梯度。混凝土浇注完成后，应进行保湿养生，并应随混凝土内部温度的升高，逐渐提高养护温度，在整个养生过程中要密切关注混凝土温度变化，随时调节养护温度，严格控制降温速率在0.9-1.5℃/h，保证大体积混凝土的内在质量。
②采取长时间的养护，规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的应力松弛效应。
③加强温度监测与管理，实行信息化控制，随时控制混凝土内温度变化，内外温差控制在25℃以内，基面温差和基底面温差均控制在20℃以内。及时调整保温及养护措施，并应在施工前做好保温材料的准备，在施工中随时按照预定的方案监测温度，做好控温措施准备土作，使混凝土的温度梯度及湿度梯度不至于过大，有效控制有害裂缝的出现。
④合理安排施工程序，混凝土浇注过程中控制温度均匀上升，结构完成后及时回填土或用保温材料保温，可用珍珠岩或苯板等，避免侧面长期暴露，以有效控制有害裂缝的出现。
⑤设置保温层及温度缓冲层，来防止混凝土降温过快，出现内外温度差过大引起裂缝。
4）改善约束条件，减少温度应力
①分层或分块浇注大体积混凝土，合理设置水平或垂直施工缝，或在适当的位置设置施工后浇带，以放松约束程度，减少每次浇注长度的蓄热量，以防止水化热的积聚，减少温度应力。
②在大体积混凝土基础与岩石地基，或基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层，如采用平面浇沥青胶铺砂，或刷热沥青，或铺卷材。在垂直面，键槽部位设置缓冲层，可用铺设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。
5）提高混凝土的极限拉伸强度
①选择良好级配的粗骨料，加强混凝土的振捣，提高混凝土的密实性和抗拉强度，减少收缩变形，保证混凝土质量。
②采用二次或多次投料法拌制混凝土，并尽可能采用引气剂，再采用切实可行的振捣方法，既不过振，也不漏振。上下层混凝土的振捣搭接长度控制在振捣器的振幅作用半径距离内，消除大体积混凝土的泌水现象，加强早期养护。
③在大体积混凝土的基础内设置必要的温度配筋，在截面突变和转折处、底面与墙转角处、孔洞转角及周边增加斜向构造配筋以改善集中应力防止裂缝的出现。
