王建

大體積混凝土基礎(chǔ)底板溫度裂縫控制措施研究

王建

工程建設(shè)中混凝土是十分重要的施工材料，有利于保障工程建設(shè)質(zhì)量和安全性。在大體積混凝土底板施工中，由于受到溫度的影響，溫度裂縫問題較為常見。對此，本文將以大體積混凝土基礎(chǔ)底板溫度裂縫為研究對象，對溫度裂縫的控制措施進(jìn)行詳細(xì)探究。

一、大體積混凝土基礎(chǔ)底板溫度裂縫概述

1.產(chǎn)生原因

當(dāng)大體積混凝土基礎(chǔ)底板施工完成后，混凝土內(nèi)部水泥材料發(fā)生水化作用，從而產(chǎn)生大量熱量，混凝土內(nèi)部溫度迅速升高，在混凝土澆筑完成3～5d即可達(dá)到最高溫度，但是由于大體積混凝土基礎(chǔ)底板的厚度比較大，因此水泥水化熱反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量很難得到有效散發(fā)，從而造成混凝土內(nèi)部溫度迅速升高，但是混凝土外表面能夠與空氣進(jìn)行充分接觸，因此散熱速度比較快，這樣一來混凝土內(nèi)外結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生較大的溫度差，產(chǎn)生方向相反的力。如果大體積混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差在25℃以上，就會(huì)造成大體積混凝土基礎(chǔ)底板表面產(chǎn)生裂縫。當(dāng)大體積混凝土內(nèi)部溫度逐漸降低后，在熱脹冷縮的作用下，混凝土又會(huì)產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，同時(shí)產(chǎn)生拉應(yīng)力，如果這一拉應(yīng)力大于混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度，則會(huì)造成混凝土產(chǎn)生裂縫問題。

2.分類

（1）宏、微觀溫度裂縫

混凝土是由水泥、骨料及外加劑所復(fù)合而成的脆性材料，根據(jù)人眼可見情況，可以將混凝土裂縫分為宏觀裂縫和微觀裂縫兩種。微觀裂縫人眼不可見，寬度在0.05mm以內(nèi)，但是普遍存在，通常不會(huì)對混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量造成不良影響，但微觀裂縫容易造成應(yīng)力集中問題，從而導(dǎo)致混凝土抗拉強(qiáng)度降低。混凝土微觀裂縫的形式有很多種，如圖1所示。

圖1 微觀裂縫分類圖

隨著混凝土微觀裂縫的逐漸發(fā)生，就會(huì)形成宏觀裂縫，寬度在0.05mm以上的裂縫即為宏觀裂縫。宏觀裂縫的危害性比較強(qiáng)，不僅會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)的承載力、耐久性以及安全性，而且還會(huì)對混凝土構(gòu)件的正常使用造成不良影響，因此對混凝土宏觀裂縫應(yīng)該將其控制在0.1mm內(nèi)。在混凝土實(shí)際施工過程中，混凝土裂縫問題不可避免，為了保證混凝土的正常使用，需要將裂縫問題控制在一定范圍內(nèi)。

（2）表面裂縫、深層及貫穿裂縫

發(fā)展程度不同的溫度裂縫對于混凝土結(jié)構(gòu)所造成的危害是不同的，根據(jù)實(shí)際危害不同，可以將混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫這三種，如圖2所示。

圖2 表面裂縫、深層及貫穿裂縫式樣圖

二、大體積混凝土基礎(chǔ)底板溫度裂縫控制措施

1.加強(qiáng)施工材料質(zhì)量控制

混凝土材料施工質(zhì)量會(huì)對整個(gè)大體積混凝土基礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，因此必須加強(qiáng)對大體積混凝土施工原材料的質(zhì)量控制。首先，在原材料采購方面，要求采購工作人員加強(qiáng)對于材料采購環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，對原材料質(zhì)量進(jìn)行認(rèn)真審查，確保所有的施工原材料都能夠符合工程建設(shè)要求；其次，在混凝土施工過程中需要加強(qiáng)對施工材料的質(zhì)量控制：水泥材料如果發(fā)生變質(zhì)問題，則禁止投入使用，骨料應(yīng)盡量選擇中粗砂，并加強(qiáng)骨料含泥量控制，這樣才能有效提升混凝土強(qiáng)度。

2.減少水泥水化熱影響

混凝土熱量主要是由水泥水化熱反應(yīng)所產(chǎn)生的，因此為了有效降低混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部熱量，應(yīng)該采取有效措施降低水泥水化熱：盡量選擇低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥材料；對混凝土配合比進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)；選擇合適的骨料；在骨料選擇方面，盡量選擇中粗砂。

3.減少外界氣溫變化影響

大體積混凝土基礎(chǔ)底板施工過程中，應(yīng)盡量避免外界溫度變化對于施工質(zhì)量的影響。如果外界環(huán)境溫度比較高，則混凝土入模的溫度也會(huì)比較高，若混凝土外界溫度迅速降低，則容易產(chǎn)生溫度應(yīng)力，最終造成混凝土產(chǎn)生裂縫問題。因此，混凝土澆筑施工過程中應(yīng)盡量采取有效措施，避免外界溫度變化對混凝土澆筑施工質(zhì)量造成的不良影響：（1）降低混凝土入模溫度。為了有效降低混凝土入模溫度，可以在混凝土拌合用水中加入冰塊，將水溫控制在5℃以下，也可以對碎石灑水，進(jìn)行物理降溫，最后混凝土攪拌設(shè)備也可以采用冷水進(jìn)行沖洗，降低溫度；（2）溫水養(yǎng)護(hù)措施。如果混凝土結(jié)構(gòu)外界溫度在較短時(shí)間內(nèi)迅速降低，則應(yīng)該對混凝土結(jié)構(gòu)采用溫水養(yǎng)護(hù)措施，盡量縮小混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外的溫度差；（3）覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)?；炷潦┕ね瓿珊罂梢栽诨炷帘砻驿佋O(shè)塑料薄膜或者麻袋進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。

4.加強(qiáng)大體積混凝土溫度控制

混凝土澆筑施工過程中需要對混凝土進(jìn)行保暖工作，同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)對大體積混凝土的溫度監(jiān)測，時(shí)刻掌握混凝土溫度變化情況，通過放緩混凝土溫度和濕度的減小時(shí)間，能夠在最大程度上降低裂縫問題的產(chǎn)生幾率。

5.降低大體積混凝土構(gòu)件約束條件

大體積混凝土基礎(chǔ)底板約束條件分為兩類，分別為內(nèi)約束條件和外約束條件，其中，混凝土構(gòu)件內(nèi)約束條件主要是由混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫度差所決定的。當(dāng)混凝土澆筑施工完成后，混凝土強(qiáng)度不斷增加，彈性模量也會(huì)隨之逐漸變大，與此同時(shí)，混凝土各個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的相互約束也會(huì)越來越大，這樣就會(huì)造成內(nèi)約束力逐漸增大。如果大體積混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差比較大，則會(huì)出現(xiàn)熱漲趨勢，混凝土外表面不斷收縮，導(dǎo)致混凝土變形差異明顯，最終導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)收縮裂縫，如果混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部也發(fā)生收縮反應(yīng)，則會(huì)產(chǎn)生內(nèi)外貫穿型裂縫。為了有效避免這一裂縫問題的產(chǎn)生，可以采用配合比雙摻解決辦法。在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)過程中，可以適當(dāng)增加粉煤灰用量，同時(shí)加入少量的緩凝減水劑，延長混凝土結(jié)構(gòu)初凝時(shí)間，使混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)約束力不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速增加，以此有效降低混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫的發(fā)生幾率。

6.摻加外加劑

大體積混凝土施工中可以適當(dāng)使用一定量的外加劑，有效避免混凝土發(fā)生裂縫問題，另外，加強(qiáng)水泥用量控制也是減少混凝土裂縫數(shù)量的關(guān)鍵，在混凝土制備過程中添加一定量的防裂劑，也可以有效提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性。

三、結(jié)語

大體積混凝土基礎(chǔ)底板的結(jié)構(gòu)尺寸較大，混凝土澆筑厚度較大，混凝土澆筑施工完成后在水泥水化熱作用下，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度升高，與混凝土結(jié)構(gòu)外表面溫度差較大，容易產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題，如果混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部和外部同時(shí)產(chǎn)生收縮裂縫，則會(huì)出現(xiàn)貫穿裂縫，嚴(yán)重影響混凝土質(zhì)量。對此，應(yīng)該加強(qiáng)施工材料質(zhì)量控制，減少水泥水化熱和外界氣溫變化的影響，加強(qiáng)大體積混凝土溫度控制，降低大體積混凝土構(gòu)件約束條件，同時(shí)，在混凝土制備過程中加入一定量的外加劑，從而有效降低大體積混凝土基礎(chǔ)底板溫度裂縫發(fā)生幾率，保證施工質(zhì)量。

（作者單位：中核國電漳州能源有限公司）