２０１０年第７期 总第１４５期 福 建 建 筑 Ｎ０７・２０１０ Ｆｕｊ ｉａｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｖ０Ｉ．１４５ 浅析大体积混凝土温度裂缝的控制与防治措施 陈宣 ３６１０１２） （厦门市交通建设工程检测有限公司摘要：大体积混凝土结构截面大，在施工中，采取技术措施，防止混凝土裂缝的出现是大体积混凝土施工中质量控制的重点。本 控制措施 文主要结合工程实例，就大体积混凝土容易出现的温度裂缝，所采取的施工方案以及控制技术进行探讨，提出防治措施。 关键词：大体积混凝土 温度裂缝中图分类号：ＴＵ７５５．９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４－－６１３５（２０１０）Ｏ７一ＯＯ９２一Ｏ２ Ｓｈａｌｌｏｗ ｂｉｇ－－ｖｏｌｕｍｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｒａｃｋ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ Ｃｈｅｎ Ｘｕａｎ （Ｘｉａｍｅｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ ｐｒｏ］ｅｃｔ ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ ｃｏｍｐａｎｙ ３６１０１２） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍａｓｓｉｖｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｃｒｏｓｓ－－ｓｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔａｋｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔＯ ｐｒｅｖｅｎｔ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｒａｃｋｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｓ ｇｒｅａｔ ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏ１．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｅｘａｍｐｌｅｓ ｏｆ ｍａｓｓ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｒａｃｋ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ａｄｏｐｔｅｄ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｍｅａｓ— ｕｒｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍａｓｓ ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｒａｃｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ １前言 根据《普通混凝土配合比设计规程））（ＪＯＪ５５—２０００）２．１．１０ 为混凝土内最大温度应力； 满足上述两个条件，则混凝土具有足够抵抗温度裂缝的能 力。下面结合工程实例，分析两个条件的计算方法：某海上桥 的规定，大体积混凝土是指混凝土结构实体最小尺寸等于或者 大于ｌｍ，或者会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导 致裂缝的混凝土即为大体积混凝土。与一般体积的混凝土相 比，大体积混凝土具有结构厚、体形大、混凝土数量多、施工作 业时间长等特点。大体积混凝土在施工过程中，由于水泥水化 过程中产生的水化热，使混凝土结构出现热胀现象，同时，混凝 土在硬化过程中出收缩现象，热胀与收缩两种现象相互作用将 导致混凝土结构出现裂缝，从而破坏混凝土结构。因此，在混 凝土硬化过程中，必须采用相应的技术措施，使混凝土内部与 外部之间的温差控制在合理的范围内，温差产生的应力不超过 规定值，避免混凝土出现结构性裂缝。 梁工程承台结构尺寸为６．６×６．４×２．５ｍ，混凝土设计强度等 级为ＣＡ０，水泥Ｐ．０４２．５，掺合料为粉煤灰和￥９５矿渣粉，混凝 土配合比设计如下： 混凝土配合比ｋｇ／ｍ￣ 该承台于２００８年１Ｏ月份，室外最高气温为２５℃。由于 承台最小的结构尺寸达到２．５ｍ，该承台为大体积混凝土结构， 故需考虑混凝土在浇注过程中产生大量的水化热问题，控制混 凝土的内外温差，从而有效控制混凝土的温度应力。因此，防 止混凝土出现裂缝的关键是控制混凝土的内外温差。混凝土 ２裂缝产生的原因 混凝土结构产生裂缝的原因很多，按受力情况分为受力裂 缝和非受力裂缝。受力裂缝主要是在外界荷载的作用下，混凝 土产生的拉应变达到极限时出现的裂缝，裂缝与混凝土的主拉 应力相垂直；非受力裂缝是由于温度变化、不均匀沉降、混凝土 收缩徐变、钢筋锈蚀等引起的裂缝。但在实践中，大体积混凝 温度数值计算具体如下： ３．１混凝土水化热计算 （１）混凝土最大水化热绝对温升 计算３ｄ龄期的绝热温升。其中根据混凝土配合比水泥水 化热量Ｑ一３７５ｋｊ／ｋｇ，每方混凝土水泥用量（不含膨胀剂） ｗ—ｍｅ一２４０ｋｇ，混凝土的比热取Ｃ一０．９７￣／ｋｇ・ｋ，混凝土 的密度０＝２３６０ ｋｇ／ｒｎａ，环境温度（取最大值）Ｔｑ＝２５℃，浇注 土往往是几种因素不同组合的结果，本文重点探讨大体积混凝 土在施工过程中由于温度因素引起混凝土裂缝的控制措施。 ３温度裂缝控制的重点 （１）混凝土施工时，内外温度应小于２５℃； （２）Ｋ＝ｆｔ／‰≥１．５；式中ｆｔ为混凝土的抗拉强度；ａｍａｘ 作者简介：陈宣，男，１９７３年１ｏ月出生，本科，土木工程专 业，注册监理工程师、工程师。 温度Ｔｊ一２４．５＂Ｃ，３ｄ龄期查表得知：１一ｅ－ 一１— ２．１７８。。。 一Ｏ６８４ ．则据公式Ｔｈ＝ｍｃＸＱ／ｃ×ｐ（１一ｅ一‘）一（２４０×３７５／０．９７ ×２３６０）×０．６８４＝３９．３℃ （２）混凝土内部最高温度Ｔ— Ｔ瑚 一 ＋Ｔｈ・∈一２４．５＋３９．３×０．５７＝４６．９￣Ｃ 收稿日期：２０１０－－０５ ２４ 其中ｒｒｊ为混凝土浇注温度，查表∈一Ｏ．５７ （３）混凝土的表面温度 ２０１０年７期总第１４５期 陈宣・浅析大体积混凝土温度裂缝的控制与防治措施 ・９３・ 混凝土采用两层（３０ｒａｍ）草袋覆盖结合洒水养护。 混凝土计算厚度为Ｈ—ｈ＋２ｈ ，其中ｈ为混凝土实际厚 度，ｈ 一ｋ× ／Ｂ，ｈ 为混凝土的虚铺厚度，ｋ为计算折减系数， 取０．６６６； 为保温材料导热系数，取０．５８ｗ／ｍ。・ｋ；８为传热 系数取２．３２５ｗ／ｍ ・ｋ，则： ｈ 一０．６６６×２．３３／２．３２５—０．６６７ｍ Ｈ—ｈ＋２ｈ 一２．５＋２×０．６６７—３．８３４ｍ； 差±２ ，粗、细骨料用量误差４－＿３ ，水、外加剂用量误差± ２％。 ４．３温度测控 为进一步监测混凝土在浇注过程中温度的变化情况，采用 电子测温仪测控温度，根据温度对称分布的特点，预埋测温探 头，测温探头按浇筑高度，分布在底、中、表面，按平面尺寸分边 缘和中间两种，设置６个测温点，测温点距边角和表面 １５０ｍｍ。混凝土内外温差应控制不大于２５℃，如温差过大，应 混凝土内最高温度与外界气温之差△Ｔ㈤一Ｔ一一］ｒｑ一 ４６．９℃～２５℃一２１．９℃ 及时通过调整混凝土覆盖层厚度或洒水养护频率等方法进行 Ｔｂ（ ）一 ＋４×ｈ ×（Ｈ—ｈ ）×△Ｔ（ｒ）／Ｈ２—２５＋４× 处理，避免混凝土因温差应力过大产生裂缝。 ０．６６７×（３．８３４—０．６６７）×１４．４／３．８３４２—３７．６℃ 测温内容及频率 （４）水化热计算 室外气温及环境温度 每日 点、 混凝土中心最高温度与表面温度之差： 一Ｔｂ ｃ。一 ４６．９—３７．６—９．３℃＜２５℃ 混凝土出罐、人模温度 每车一次 混凝土表面与大气温度之差之差：Ｔｂ【ｒ）一 一３７．６—２５ 在混凝土升温阶段各测温点的温 每２ｈ一次（混凝土浇筑完成后 —１２．６℃＜２５℃ 度 １２ｈ开始） 上述两个数值均未超出２５￣Ｃ的规定，因此上述混凝土配 在混凝土降温阶段各测温点的温 度 每６ｈ一次 比及养护防裂措施可行。 ３．２混凝土温度应力计算 ４．４施工工艺控制 Ｋ—ｆ ／‰ ≥１．５；式中ｆｔ为混凝土的抗拉强度，口ｍａｘＪＪ混 混凝土浇筑采用分层分段浇注，分层浇注厚度控制在 凝土内最大温度应力； ４００￣５００ｍｍ，以便混凝土水化热迅速散发，减小收缩和温度应 Ｃ４Ｏ混凝土的抗拉强度，可从混凝土结构设计规范表 力。分层应控制好时间，在下层混凝土初凝前必须将上层混凝 ４．１．５中查得； 土浇筑完毕。在混凝土浇注过程中，应防止混凝土离析，混凝 一Ｅ（ｔ）×ａ×ＡＴ（ｒ）ｘ［１ １／ｃｏｓｈ（Ｂ×Ｌ／２）］×Ｓ 土由料斗、泵管内卸出时，其自由倾浇高度不应超过２ｍ，如超 （ｔ） 过则宜采用串筒或斜槽下落，出料管口至浇筑层的倾斜自由高 式中Ｅ（ｔ）为混凝土弹性模量，取３．０×１０ ＭＰａ；ａ为混 度不应大于１．５ｍ，混凝土浇筑时不应直接冲击模板。插入式 凝土线膨胀系数，取１．０×１０ １／℃；△Ｔ（ｒ）为混凝土内外界 振捣棒要快插慢拔，插点呈梅花形布置，不应遗漏、过振。振捣 气温差；Ｓ（ｔ）为混凝土松驰系数，取０．５７；ｃｏｓｈ为双曲余弦函 棒移动间距不大于振捣棒作用半径的１．５倍，振捣时间以混凝 数，Ｌ结构长度６．６ｍ。 土表面出现浮浆及不出现气泡、下沉为宜，振捣上一层时插入 则根据公式，查表计算得Ｋ—ｆ ／‰ 一１．４３／０．８１—１．７７ 下一层混凝土５ｃｍ以消除两层间的接缝。此外，由于大体积 ≥１．５ 混凝土浇注时长容易出现泌水现象，导致混凝土表面水泥砂浆 故温度应力未超过规定，混凝土结构不会因降温收缩引起 层过厚，使混凝土因强度不均产生收缩裂缝，因此混凝土泌水 收缩裂缝。 时应及时处理。 ４．５养护措施 ４混凝土施工裂缝防控措施 混凝土浇筑后，应及时进行养护，养护时间不小于１４ｄ。 ４．Ｉ设计控制 混凝土养护采用覆盖土工布洒水保湿进行养护，以通过降低混 （Ｉ）平立面设计：采用合理的平、立面的设计，避免截面突 凝土内外温度差和降温速度，达到降低块体自约束应力和提高 变，从而减小约束应力； 混凝土抗拉强度的目的，提高混凝土抗裂能力。 （２）结构配筋：布筋合理，尽可能采用小直径、小间距，全截 ５结束语 面配筋率不宜小于０．３ ，控制在０．３ ～０．５ 之间，在混凝 土表面增设金属扩张网等措施，提高混凝土抗裂性能； 本文主要对大体积混凝土的施工温度与裂缝之间的关系 （３）混凝土强度：尽可能选用中等强度的混凝土，避免采用 进行了理论和实践上的初步探讨，实践证明，在充分了解大体 高强混凝土。 积混凝土裂缝产生的基础上，从原材料、设计、施工等方面加强 ４．２材料控制 控制，采取科学、合理和切实有效的防治措施，才能最大限度地 （１）水泥：优先选用水化热较低的水泥，在保证强度的前提 预防和控制大体积混凝土裂缝的产生，进而保证混凝土结构的 下降低单位水泥用量； 安全性和耐久性。 （２）掺合料和外加剂：在混凝土中掺入适量的减水剂，控制 参考文献 在水泥用量０．２５ 以内，不仅可减少了约１Ｏ 的水泥用量，而 Ｅ１］王铁梦．工程结构裂缝控制ＥＭ］．北京：中国建筑工业 且可降低水化热的产生，此外，在混凝土中掺入适量的粉煤灰， 出版社，１９９７． 可大大改善混凝土的流动性和工作性； Ｅ２３建筑施工手册ＥＭ］．北京：中国建筑工业出版社， （３）粗细骨料：在钢筋间距和泵车输送管的允许下，尽量选 ２００３． 用粒径较大、级配良好的骨料，严格控制砂石的含泥量，分别控 Ｅ３］混凝土工程施工技术与质量控制［Ｍ］．中国建材工业 制１ 和３ 范围内；控制用量误差，水泥、外加掺合料用量误 出版社，２００３．
