装配式建筑工程知识分享：浅谈大体积混凝土的施工温度与裂缝处理

1 温度裂缝产生的原因

1.1水泥水化热

水泥水化过程中放出大量的热，且主要集中在浇筑后的7d左右，大量的水泥水华热使混凝土内部升高，在表面引起拉应力;后期在降温过程中，由于受到基础或表面已经凝固的混凝土的约束，因降温收缩的砼又会在混凝土内部引起拉应力，尤其对于大体积混凝土来讲，混凝土内部和表面的散热条件不同，内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化，这种内外温差巨大的现象更加严重，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。

1.2混凝土的收缩

混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下这种自发变形不会产生应力，但在受到外部约束时(支承条件、钢筋等)，变形受限，在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。

1.3外界气温湿度变化的影响

浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高;如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。

2 温度的控制和防止裂缝的措施

2.1从设计方面，对大体积砼进行设计优化

(1)改善约束条件，减少由于砼自身原因引起的裂缝，在工程结构设计中要特别注意降低大体积结构的约束度。例如：合理地分缝分块;避免基础过大起伏等;

(2)裂缝易发生部位加强构造措施：如孔洞周围以及转角处布置一些斜筋，从而让钢筋代替混凝土承担拉应力，这样可以有效的控制裂缝的发展。

(3)对于混凝土中钢筋保护层的厚度应当尽量取较小值，因为保护层的厚度愈大愈容易发生裂缝。

(4)在设计中利用中低强度底水泥充分利用混凝土的后期强度。

2.2从材料方面，合理的选用热量低、放热慢的材料，并结合外加剂的使用，是控制裂缝的重要措施

(1)合理的选用水泥，减少用量

减少水泥水化过程中释放的热量，降低砼内温度梯度，是控制温度裂缝的重要措施，因此，对于大体积混凝土应该选择低热或者中热的水泥品种，而水泥释放温度的大小及速度取决于水泥内矿物成分的不同，水泥矿物中发热速率最快和发热量最大的是铝酸三钙(C3A)，其他成分依次为硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)和铁铝酸四钙(C4AF);另外，水泥越细发热速率越快，但是不影响最终发热量。因此我们在大体积混凝土施工中应尽量使用矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥等低热水泥。

(2)掺加外加料和外加剂

粉煤灰作为一种常见的外加料，可以增加混凝土的密实度，减少水泥用量，提高抗渗能力，改善混凝土的工作度，降低最终收缩值，能大幅降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部温升，防止结构出现温度裂缝，是防治混凝土温度裂缝的最有效的方法之一。

(3)骨料控制

科学设计配合比，在保证强度的前提下，选取粒径大强度高级配好的骨料，确定适且的水灰比、水泥用量、砂率，不宜过多增加水泥用量，坍落度不宜过大，这样可以获得较小的空隙率及表面积，从而减少水泥的用量，降低水化热，减少干缩，减小了混凝土裂缝的开展。 2.3制定合理的施工方案，加强施工管理

(1)合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露，调整施工进度，避免在夏季或冬季的极端气候时段进行混凝土施工;热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热;

(2)严格遵守实验室签发的配料单进行配料，水、水泥、砂、石子均应以重量计，不得以车、锨数计量。称量偏差控制在允许偏差范围内。拌和程序和拌和时间应通过试验决定，并严格控制;

(3)夏季施工应注意降低混凝土浇筑温度。降低混凝土浇筑温度应从降低混凝土出机口温度，减少运输和仓面的温度回升两方面入手。

(4)冬季施工应注意混凝土保温，规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，也需采取采取保温措施，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;

(5)浇筑仓面控制。混凝土裂缝最先出现在混凝土的薄弱部位，所以应最大限度地减少薄弱部位出现。

(6)二次抹压。混凝土浇筑完毕，抹压成型。在混凝土初凝前进行二次抹压，消除因混凝土干缩。塑性收缩产生表面裂缝，以增加表面混凝土密实度。二次抹压对消除以上原因产生的混凝土表面裂缝效果显著。

2.4养护和表面保护

(1)加强混凝土的早期养护，实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。

(2)注意混凝土的后期养护，当混凝土温度高于气温时应适当考虑推迟拆模时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模，在表面引起很大的拉应力，出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度亦较气温为高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力迭加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有导致裂缝的危险，但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫海绵等，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。冬季浇筑混凝土拆模时间不宜过短，一般在5d左右，拆模后应立即对混凝土面进行保温，防止混凝土突然暴露在寒冷的空气中产生温度裂缝。

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