隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大型化、復(fù)雜化，這使得工程建設(shè)中的大體積混凝土溫度裂縫問(wèn)題日益突出并成為具有相當(dāng)普遍性的問(wèn)題。文中通過(guò)分析大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因，從中找到控制裂縫的措施及解決的方法，從而為保證建筑物和構(gòu)件的安全奠定了基礎(chǔ)。

　　1 大體積混凝土溫度裂縫的類型

　　混凝土結(jié)構(gòu)物的裂縫可分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫主要有三種，一是骨料和水泥石粘合面上的裂縫，稱為粘著裂縫；第二是水泥石自身的裂縫，稱為水泥石裂縫；三是骨料本身裂縫，稱為骨料裂縫。微觀裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中的分布是不規(guī)則，不貫通的，并且肉眼看不見。宏觀裂縫是由微觀裂縫擴(kuò)展而來(lái)的。溫度，作為一種變形作用，在混凝土結(jié)構(gòu)中引起的裂縫有表面裂縫和貫穿裂縫兩種。這兩種裂縫在不同程度上都屬于有害裂縫。由于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)物和大型設(shè)備基礎(chǔ)大量的出現(xiàn)，大體積混凝土也被廣泛采用，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫日益成為建筑工程技術(shù)人員面臨的技術(shù)難題。

　　2 大體積混凝土溫度裂縫的成因

　　2.1 概述

　　當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形時(shí)，在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部、結(jié)構(gòu)與結(jié)之間，都會(huì)受到約束。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)截面較厚時(shí)，其內(nèi)部溫度分布不均勻，引起內(nèi)部不同部位的變形相互約束，稱之為內(nèi)約束，當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)物的變形受到其他結(jié)構(gòu)的阻礙時(shí)稱之為外約束。建筑工程中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)所承受的變形，主要是由溫差和收縮產(chǎn)生，其約束既有外約束又有內(nèi)約束。

　　大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)截面大，體積大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮膨脹作用，由此引起的溫度應(yīng)力是導(dǎo)致鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。這種裂縫的起因是溫度變化引起的變形，當(dāng)變形得不到滿足時(shí)才會(huì)引起應(yīng)力，而且應(yīng)力與結(jié)構(gòu)的剛度大小有關(guān)，只有當(dāng)應(yīng)力超過(guò)一定數(shù)值才引起裂縫。

　　2.2 溫度變化引起變形在大體積混凝土工程施工中，由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化。實(shí)際混凝土內(nèi)部的最高溫度多數(shù)發(fā)生在混凝土澆筑的最初3 到5 天，隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)，溫度逐漸下降，而彈性模量增高，因此混凝土內(nèi)部降溫收縮的約束也就愈來(lái)愈大，以致產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗這種應(yīng)力時(shí)，開始出現(xiàn)溫度裂縫。

　　2.3 變形受到約束，引起應(yīng)力當(dāng)大體積混凝土澆筑在基巖或老混凝土上時(shí)，由于基巖（或老混凝土）的壓縮模量（或彈性模量）較高，混凝土溫度變化所產(chǎn)生的變形受到基巖（或老混凝土）的約束，而在新澆混凝土內(nèi)部形成溫度應(yīng)力，在升溫階段，約束阻止新澆混凝土的溫度膨脹變形，在混凝土內(nèi)形成壓應(yīng)力。而在降溫階段，新澆混凝土收縮（降溫收縮與干縮）因存在較強(qiáng)大的地基或基礎(chǔ)的約束而不能自由收縮，在新澆混凝土內(nèi)形成拉應(yīng)力。

　　2.4 應(yīng)力超過(guò)了混凝土的抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生混凝土早期抗拉強(qiáng)度是很低的。值得注意的是隨著水泥標(biāo)號(hào)的提高，水泥用量的不斷增加，抗拉強(qiáng)度也會(huì)相應(yīng)增加。另外，由于水化熱的影響，1天齡期的小試件強(qiáng)度可比實(shí)際大尺寸構(gòu)件中的強(qiáng)度低 50%，也就是說(shuō)導(dǎo)致混凝土構(gòu)件的早期強(qiáng)度降低；而28 天齡期的小試件強(qiáng)度則可比實(shí)際構(gòu)件強(qiáng)度高30%；也就是說(shuō)對(duì)設(shè)計(jì)而言不安全。因此這也是要限制最高溫度的一個(gè)原因。

　　2.5 外界氣溫變化的影響大體積混凝土在施工期間，外界氣溫變化的影響也很大。混凝土的內(nèi)部溫度是澆筑溫度、水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)散熱降溫等各種溫度的疊加之和，外界氣溫愈高，混凝土的結(jié)構(gòu)溫度也愈高，如外界溫度下降，會(huì)增加混凝土的降溫幅度，特別是在外界氣溫驟降時(shí)，會(huì)增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度。溫度應(yīng)力是由溫差引起的變形造成的，溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內(nèi)部的最高溫度可達(dá)60℃，并且有較大的延續(xù)時(shí)間。在這種情況下研究合理的溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的過(guò)大溫度應(yīng)力顯得更為重要。

　　2.6 混凝土的收縮變形混凝土收縮變形引起的溫度應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫，因此混凝土的收縮也是引起裂縫不可忽視的因素。

　　3 大體積混凝土溫度裂縫控制及措施

　　在大體積混凝土工程施工中，由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化，從而導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度，是防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫的關(guān)鍵問(wèn)題。

　　我們將大體積混凝土溫度裂縫的基本控制措施分為設(shè)計(jì)措施、施工措施和監(jiān)測(cè)措施。隨著材料科學(xué)的發(fā)展和施工技術(shù)的完善，現(xiàn)場(chǎng)大體積混凝土的施工積累了不少經(jīng)驗(yàn)，如留永久性變形縫或伸縮縫、用蛇形冷卻水管來(lái)降低大體積混凝土內(nèi)部溫度、采用液態(tài)氮降低混凝土入模溫度以及使用微膨脹混凝土減緩干縮等等�？偵纤�述，為防止裂縫、減輕溫度應(yīng)力，我們主要是從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。

　　3.1 控制溫度的措施

　�、俨捎酶纳乒橇霞�(jí)配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；

　　②拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；

　　③熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；

　　④在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；

　�、菀�(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)急劇的溫度梯度；

　�、奘┕ぶ虚L(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保護(hù)措施；

　�、呤褂玫蜔峄蛑袩崴�泥。水泥的主要發(fā)熱成分是鋁酸三鈣（C3A）和硅酸三鈣（C3S），制造時(shí)適當(dāng)降低這兩種成分的含量即可降低其水化熱。

　　3.2 改善約束條件的措施

　　①合理地分縫分塊；

　�、诒苊饣�礎(chǔ)過(guò)大起伏；

　�、酆侠淼陌才攀┕すば�，避免過(guò)大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露；

　　此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

　　根據(jù)以上述分析，大體積混凝土在三個(gè)階段產(chǎn)生的溫度應(yīng)力均與內(nèi)外部的溫差有關(guān)，因此，有效的控制混凝土內(nèi)外溫差，就成為了有效控制溫度應(yīng)力的關(guān)鍵。 對(duì)此，《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》曾作了如下要求“大體積混凝上表面和內(nèi)部溫差應(yīng)控制在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)，當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)具體要求時(shí)，溫差不宜超過(guò)25℃，并對(duì)澆筑溫度也作了“不宜超過(guò)28℃的規(guī)定。對(duì)于大體積混凝土的溫差控制一般從三方面著手：第一是控制混凝土的絕對(duì)發(fā)熱量；第二是采取有效措施降低混凝土內(nèi)外溫差；第三是改善周圍的約束條件，改進(jìn)配筋狀況，減小裂縫寬度。所以，要真正實(shí)現(xiàn)大體積混凝土的質(zhì)量控制，則應(yīng)從原材料、設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)環(huán)節(jié)抓起。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，大體積混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格，模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。為了保證建筑物和構(gòu)件的安全，我們一方面要從控制溫度、改變約束、降低溫度著手，另一方面應(yīng)可能設(shè)法提高混凝土的抗裂性能。只有在施工中采取以上行之有效的措施，才能控制裂縫的出現(xiàn)或延伸，進(jìn)而保證建筑物安全、穩(wěn)定的工作。