摘要：大體積砼所產生的裂縫的主要形式，為溫度裂縫。其裂縫的根本原因是砼的變形。因此，制造合適的允許溫差，加強施工中的溫度觀測，采取適當的溫度控制措施，提高砼的極限拉伸強度，以預防大體積砼的溫度裂縫。
　　關鍵詞：混凝土，大體積，溫度裂縫，預防措施
　　混凝土是建筑結構中應用最普遍的材料，隨著經濟突飛猛進的發展，對基礎設施的要求也越來越高。大體積混凝土構件的應用越來越廣泛，如大跨徑橋梁基礎、工業建筑基礎、超高層建筑基礎等。因此，如何減輕大體積混凝土構件的開裂現象應將成為工程界深入探討的課題�；炷�土中裂縫的出現嚴重影響到混凝土結構的整體性和耐久性。從而影響到混凝土結構的使用功能及安全性能。混凝土結構出現裂縫是一個相當普遍的現象，近代科學關于混凝土強度的微觀研究，以及大量工程實踐所提供的經驗都說明，結構的裂縫是不可避免的，科學的要求是將其有害程度控制在允許范圍內。大體積混凝土的裂縫問題在國外研究較早。l933年，美國開始修建世界上第一座高于200m的混凝土壩——胡佛壩，對大體積混凝土進行了全面的研究。第一次采取溫控制措施，主要包括橫縫分布均為15m，混凝土的水泥用量為223kg/m³，采用低熱水泥，澆筑層厚1.5m并限制間歇期、預埋冷卻水管等。結果表明這些溫控防裂措施是比較成功的。
　　一、溫度裂縫產生的原因分析
　　混凝土裂縫產生的原因有很多種,一是由外荷載引起的,這是發生最為普遍的一種情況,二是結構次應力引起的裂縫,這是由于結構的實際工作狀態與計算假設模型的差異引起的;三是變形應力引起的裂縫,這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起結構變形,當變形受到約束時便產生應力,當此應力超過混凝土抗拉強度時就產生裂縫。
　　建筑工程中的大體積混凝土結構中,由于結構截面大,水泥用量多,水泥水化所釋放的水化熱會產生較大的溫度變化和收縮作用,由此形成的溫度收縮應力是導致大體積混凝土產生裂縫的主要原因。表面裂縫是由于混凝土表面和內部的散熱條件不同,溫度外低內高,形成了溫度梯度,使混凝土內部產生壓應力,表面產生拉應力,表面拉應力超過混凝土抗拉強度而引起的;通裂縫是由于大體積混凝土在強度發展到一定程度,混凝土逐漸降溫,這個降溫差引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形,受到地基和其他結構邊界條件的約束時引起的拉應力,超過混凝土抗拉強度時所可能產生的貫通整個截面的裂縫。這兩種裂縫不同程度上,都屬有害裂縫。因此,掌握溫度應力的變化規律及溫度控制對于進行大體積混凝土施工極為重要。
　　二、大體積混凝土溫度裂縫的分類
　　混凝土結構的裂縫可分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫主要有三種是骨料和水泥石粘合面上的裂縫，稱為粘著裂縫；第二種是水泥石自縫，稱為水泥石裂縫；三是骨料本身裂縫，稱為骨料裂縫。微觀裂縫在結構中的分布是不規則、不貫通的，并且肉眼看不見。宏觀裂縫是由微觀裂縫擴展而來的。大體積混凝土內出現的裂縫，按其深度不同，可分為貫穿裂縫，深層裂縫及表層裂縫三種。貫穿裂縫切斷了結構斷面，可能破壞結構的整體性和其危害性是較嚴重的；深層裂縫是部分切斷了結構斷面，也有一定的危表層裂縫一般危害性較小，但處于基礎或老混凝土約束范圍內的表層裂內部混凝土降溫過程中可能發展為貫穿裂縫。溫度裂縫是由溫度變化在不同的約束條件下，致使微觀裂縫擴展形裂縫。一般來說，表面裂縫如果較淺、沒有發展到結構中的鋼筋表面且變化不再發展，通常不影響工程質量，但絕大多數是有害裂縫。
　　三、溫度應力的分析
　　(一)溫度應力的形成過程
　　溫度應力的形成可分為以下三個階段:
　　早期:自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結束,一般約30天。這個階段有兩個特征,一是水泥放出大量水化熱,二是混凝土彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化,這一時期在混凝土內形成殘余應力。
　　中期:自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩定溫度時止,這個時期中,溫度應力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起,這些應力與早期形成的殘余應力相疊加,在此期間混凝土的彈性模量變化不大。
　　晚期:混凝土完全冷卻以后的服役時期。溫度應力主要是外界氣溫變化所引起,這些應力與前兩種的殘余應力相疊加。
　　(二)溫度應力引起的原因
　　對于邊界上沒有任何約束或完全靜止的結構,如果內部溫度是非線性分布的,由于結構本身互相約束而出現的溫度應力。因為大體積混凝土結構尺寸相對較大,混凝土冷卻時表面溫度低,內部溫度高,在表面出現拉應力,在中間過程出現壓應力,這種應力成為自身應力。
　　結構的全部或部分邊界受到外界的約束,不能自由變形而引起的應力,此時的應力稱為約束應力。
　　這兩種溫度應力往往和混凝土的干縮所引起的應力共同作用。溫度應力的分布及大小是比較復雜的,在大多數情況下,需要依靠模型試驗或數值計算�；炷�土的徐變使溫度應力有相當大的松弛,所以分析計算溫度應力時,還必須考慮徐變的影響。
　　四、溫度的控制和防止裂縫的措施
　　為了防止裂縫的產生，應著重在控制砼溫度上升、延緩砼降溫速率、減少砼收縮、提高砼極限拉伸值、改善約束等方面采取措施。
　　4.1控制砼溫度上升的措施
　　4.1.1選用低熱水泥：砼升溫的熱源是水水泥不化熱，選用低熱的水泥品種，可減少水化熱，使砼減少升溫。
　　4.1.2利用砼的后期強度：試驗證明，每立方米的砼水泥用量，每增減10kg，水泥水化熱將使鹼的溫度相應升降l℃。因此，為控制砼溫度上升，降低溫度應力，減少產生溫度裂縫的可能性。
　　4.1.3摻加減劑：減水劑對水泥顆粒有明顯的分散效應，并能使水的表面張力降低而引起加氣作用。它不僅能使砼的和易性有明顯的改善，同時又減少了l0％左右的拌合水，節約10％左右的水泥，從而降低了水化熱。
　　4.1.4摻加粉煤灰外摻料：實驗資料表明，在砼內摻入一定數量的粉煤灰，由于粉煤灰具有一定活性，不但可代替部分水泥，而且粉煤灰顆粒呈球形，具有“滾珠效應”而起潤滑作用，能改善砼的粘塑性，改善砼的可泵性，降低砼的水化熱。
　　4.1.5粗骨料的選擇：宜優先采用以自然連續級配的粗骨料配制砼，因為用連續級配粗骨料配制的砼具有較好的和易性、較少的用水量和水泥用量以及較高的抗壓抗拉強度。在石子規格上可根據施工條件，盡量選用粒徑較大的、級配良好的石子。因為增大骨料粒徑，可減少用少量，而使砼的收縮和泌不隨之減少，同時又減少水泥用量，從而使水泥的水化熱減小，最終降低了砼的升溫。
　　4.2延緩砼的降溫速率
　　大體積砼澆筑后，為了減少升溫階段內外溫差，防止產生表面裂縫；給予適當的潮溫養護條件，防止砼表面脫水產生的干縮裂縫，使水泥順利進行水化，提高砼的極限拉伸值；以及使砼的水化熱降溫速率延緩，減少結構計算溫差，防止產生的溫度應力和產生溫度裂縫，對砼進行保濕和保溫養護是重要的。
　　4.3減少砼的收縮、提高砼的極限拉伸值
　　砼的收縮值和極限拉伸值，除與上述的水泥質量、骨料品種和級配、水化比、骨料含泥量等有關外，還與施工工藝和施工質量密切相關。
　　4.3.1對澆筑后的砼進行二次振搗，能排除砼上因泌水在粗骨料、水平筋下部生成的水分和空隙，提高砼與鋼筋的握裹力，防止因砼沉落而出現的裂縫，減少內部微裂，增加砼密度，使砼的抗壓提高10％—20％左右，從而提高抗裂性。
　　4.3.2為了進一步提高砼質量，可采用二次投料的砂漿裹石或凈漿裹石攪拌新工藝，這樣可有效地防止水分向石子與水泥砂漿界面集中，使硬化后的界面過渡層的結構致密，粘結加強，從而可使砼強度提高l0％左右，也提高了砼的抗拉強度和極限拉伸值。當砼強度基本相同時，可減少7％左右的水泥用量。
　　4.4改善邊界約束和構造設計
　　4.4.1設置滑動層：由于邊界存在約束才會產生溫度應力，如在與外約束的接觸面上全部設滑動層，則可大大減弱外約束。墻在外約束的兩端和1/4到1/5的范圍內設置滑動層，則結構的計算長度可折減約一半。
　　4.4.2避免應力集中：在孔洞周圍、變斷面轉角部位、轉角處等由于溫度變化和砼收縮，會產生應力集中而導致裂縫。為此，可在此洞四周增配斜向鋼筋、鋼筋網片；在斷面處避免斷面突變，可作局部處理使斷面逐漸過渡，同時增配抗裂鋼筋。
　　4.4.3設置緩沖層：在高、低底板交接處、底板地梁處等，用30—50mm厚采苯泡沫塑料作垂直隔離，以緩沖基礎收縮的側向壓力。
　　4.4.4合理的分段施工；當大體積砼結構的尺寸過大，通過計算證明整體一次澆筑產生的溫度應力過大，有可能產生溫度裂縫時，則可與設計單位研究后設置后澆帶。
　　五、加強施工管理
　　5.1提高混凝土施工質量。顯然，在一個混凝土澆注塊中，強度是不均勻的，裂縫總是從強度最低的薄弱處開始開裂，因此應加強施工管理，提高施工質量。
　　5.2薄層、短間歇、均勻上升�？s短相臨澆注層的間隔時間能減小老混凝土對新混凝土的約束作用，減小約束應力。
　　5.3氣溫是影響混凝土入模溫度的重要因素，在氣溫底的季節澆注混凝土可以大大降低入模溫度。因此，盡量利用低溫季節澆注體積大、作用關鍵的構件能較好地達到控制溫度裂縫的目的。
　　5.4在砼澆筑完成后，用一層塑料薄膜加兩層草袋覆蓋。由于薄膜的隔氣作用，砼內蒸發的水份足以滿足砼養護的需要，達到自養的效果。水化熱峰值過后，砼溫度開始下降，可逐步撤去草袋和薄膜，灑水養護。兩種養護時間總共應不少于14晝夜。
　　裂縫是大體積混凝土結構中普遍存在的一種現象，它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力。因此要對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待，采用合理的方法進行處理，并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展，保證建筑物和構件安全、穩定地工作。
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