龚 亮

温度裂缝是长期困扰大体积混凝土的主要难题，混凝土中裂缝的出现严重影响到混凝土结构的整体性和耐久性，从而影响到混凝土结构的使用功能及安全性能。因此在大体积混凝土施工过程中，温度应力及温度的控制十分重要。

1 温度裂缝产生的机理

大体积混凝土一般是指实体截面最小尺寸不小于1 m的混凝土构件，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土［1］。大体积混凝土工程，水泥用量多，结构截面大，混凝土浇筑后，水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，使得混凝土结构内外出现较大的温差，这些温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝。大体积混凝土结构中，除有表面裂缝外，还存在贯通裂缝，贯通裂缝的产生是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构便捷条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个界面的裂缝。此外，外界气温的变化也会导致裂缝的产生。外界气温与混凝土的浇筑温度有着直接关系，当外界温度高于混凝土拌合物的温度时，混凝土内部的热量不容易散发，混凝土容易开裂;当外界气温较低，特别是气温发生骤降时，会加大混凝土的温度梯度，温差加大，温度应力增大，大体积混凝土容易出现温度裂缝。在寒冷地区，外界温度的变化成为导致混凝土裂缝产生的主要因素。

2 防治措施

防治大体积混凝土温度裂缝必须从两方面入手:一方面，提高混凝土的抗拉强度，使其足够大，大到各种因素引起的开裂应小于它;另一方面，控制温度应力，使其尽可能小，永远小于混凝土的抗拉强度。因此温度裂缝必需从材料、设计、施工、监控方面进行控制。

2.1 合理选材和优化配合比

合理选择水泥品种。选择大体积混凝土的水泥时，应当把混凝土的绝热温升和抗拉强度结合起来考虑，宜选用中热或低热水泥以及尽量降低单位水泥用量。但也应考虑到有的低热水泥强度发展缓慢，对防止混凝土的开裂不利。目前采用较多的是矿渣硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥;合理选用粗细骨料。选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，能选用石灰岩作为粗骨料热学性能最好［2］。优先选用天然连续级配的粗集料，使混凝土具有较好的可泵性，减少用水量、水泥用量，进而减少水化热;合理选用掺合料和外加剂。选用掺合料以减少用水量、节约水泥，降低混凝土的绝热温升，提高混凝土的抗裂能力。常用优质粉煤灰或磨细硅粉、硅灰。此外掺用外加剂可以减缓水化热的发生速率。外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂;优化混凝土的配合比，按照基于绝热温升控制的绿色高性能混凝土配合比优化设计四功能准则对配合比进行优化，以便在保证混凝土强度及流动度条件下，尽量节省水泥、降低混凝土绝热温升。

2.2 合理设计

1)结构设计合理。采用合理的平立面的设计，避免截面突变，从而减小约束应力;合理选择结构形式，避免应力集中。混凝土结构设计时，应尽量避免方形孔洞，突变等的出现。孔洞的设计宜采用圆形，以减小应力集中。孔洞四周增配斜向钢筋、钢筋网片，在变断面处作好渐变处理。2)钢筋配置适宜。调整钢筋配置方案，增设温度传递分布筋，将混凝土内部热量及时传递出来，防止内部热量积蓄。合理布置分布钢筋，尽量采用小直径，密间距。全截面配筋率不小于0.3%，应在0.3%～0.5%之间。3)注重地基的影响。设计时应考虑到地基的影响作用而应减小地基对混凝土基础的阻力，从而减小温度应力，避免温度裂缝的发生。当地基为软土地基时，可设计用砂垫层加固地基，减小地基对混凝土基础的约束作用，同时提高地基的承载能力，减小地下水的影响。当地基为坚硬岩基时，可在基础底部设置滑动层，如铺设油毡，沥青砂浆层等。4)重视混凝土的后期强度。在满足混凝土强度和耐久性的前提下，可以采用混凝土45 d，60 d或90 d的强度作为混凝土的设计强度，代替混凝土的28 d强度。这样可使每立方米混凝土的水泥用量减少40kg～70kg，使混凝土的水化热相应降低4℃～7℃。5)有效设置后浇带。在大型高层建筑中，可以考虑设置“后浇带”来减小混凝土的温度变形，避免温度裂缝和收缩裂缝的出现，对裂缝的预防和控制扩展起到相当的作用。

2.3 施工控制

2.3.1 降低混凝土的入模温度

控制混凝土的入模温度可以降低大体积混凝土中的温差，减小温度应力。降低入模温度的主要措施有:1)加冷却水或者加冰拌合混凝土。一般加冰率为拌合水的40%～50%，可降低温度约5℃～7℃;2)预冷骨料。常用的预冷方法有水冷法与气冷法;3)改进搅拌工艺。采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，减少水化热和裂缝;4)低温季节或夜间施工。每年的春秋季节和南方的低温季节比较适合浇筑大体积混凝土，高温季节采用隔热降温措施;5)缩短混凝土的运输和暴晒时间。混凝土的入模温度应该尽量控制在25℃以下［3］。

2.3.2 提高混凝土浇筑质量

1)分层分块与薄层浇筑混凝土。大体积混凝土体积庞大，施工中利用纵横接缝将坝体分割成许多块，并利用水平缝将每一块分成许多浇筑层。分层分块浇筑不仅便于施工，更利于减小约束，防止裂缝和增加散热面，从而降低施工期间的温度应力，减小产生裂缝的可能性。施工时应从底层开始浇筑，进行到一定距离后再浇筑其他各层。要注意混凝土的浇筑节奏、凝结时间，保证浇筑过程中不产生冷缝。2)保证混凝土振捣密实。混凝土的振捣实行快插慢拔、分层振捣的振捣方法，提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。振捣上一层时插入下一层混凝土5cm以消除两层间的接缝。通过二次振捣可以使混凝土更加密实，提高混凝土的抗拉能力。3)注重混凝土的收压。在混凝土初凝之前二次用力搓平并将表面拉毛，拉毛必须保证纹路均匀顺直。条件允许时最好采用滚筒碾压数遍，并用木楔打磨压实，以闭合收缩裂缝，保证混凝土内实外光。

2.3.3 加强混凝土的养护

混凝土浇筑后，及时进行养护，以通过降低混凝土内外温度差和减慢降温速度来达到降低块体自约束应力和提高混凝土抗拉强度，以承受外约束应力时的抗裂能力。养护主要是保持适当的温湿度条件。根据不同的施工季节可以采用不同的养护方式，夏季可以采用草帘覆盖，洒水、浇水养护，浇水养护时应特别注意水温的控制，以防混凝土表面出现温度陡降，浇水养护的时间一般不少于15 d;冬季可以采用保温材料和塑料薄膜覆盖，喷刷养护剂进行养护。

2.4 温度监控

加强测温和温度监测与管理，实行信息化控制，随时掌握混凝土中心与表面的温差以及混凝土表面和气温之间的温差，差值均应小于20℃;当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25℃～30℃。及时调整和改进保温控制措施。温度监控包括混凝土绝热温升的测试，混凝土浇筑温度的监测，养护过程中的温度监测。

3 讨论

混凝土温度裂缝的控制是一个综合性的问题。防止温度裂缝的产生，必须从设计、原材料、搅拌、运输、浇筑、振捣、养护、测温等过程进行预控制。首先，合理选材和优化配合比是至关重要的一环，从水泥、骨料、掺合料和外加剂的选择到混凝土配合比的优化都非常重要。其次，施工前合理的设计也是极为重要的环节，其中正确选择结构形式，避免应力集中，重视混凝土的后期强度，注重地基对温度裂缝的影响等均是设计时首要考虑的问题。再则，施工过程的质量控制也尤为重要，降低混凝土的入模温度，提高混凝土的浇筑质量，加强混凝土的养护均应该认真落实，同时各个阶段的温度监控措施更是不容忽视，必不可少。

［1］JGJ 55-2000，普通混凝土配合比设计规程［S］.

［2］乔生祥.水工混凝土缺陷检测和处理［M］.北京:中国水利水电出版社，1997.

［3］王铁梦.工程结构裂缝控制［M］.北京:中国建筑工业出版社，1997.

［4］张占伟.大体积混凝土温度裂缝成因与控制［J］.山西建筑，2010，36(3):170-171.