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摘要：随着城市的发展，越来越多的高层建筑兴起，大体积混凝土地下室底板的应用也更加广泛。由于大体积混凝土结构尺寸较大、不容易散热等特点，导致其容易出现裂缝。本论文以混凝土施工阶段的温度裂缝控制为研究对象，详细剖析了混凝土影响温度裂缝产生的主要因素，然后结合多种学科和工程措施，分别从原材料、堆料场、水冷骨料、真空冷却骨料提出了几种的大体积混凝土裂缝预防控制措施。
关键词：大体积混凝土 温度裂缝 控制
1.大体积混凝土温度裂缝的分类
1.1表面裂缝：在浇筑的初期，大体积混凝土内部释放出大量的水化热，使混凝土的温度升高很快。然而混凝土表面有着很好的散热条件，可以把热量排到大气中，其温度上升实际也不那么大；散热条件较差的内部，温度则上升较多。这样一缓一快，就形成了温度梯度，造成了混凝土内部出现压应力，而表面却产生了拉应力，这刚好符合扭矩的形成条件。混凝土表面之所以产生裂缝就是因为这个扭矩超过了混凝土的极限抗拉强度。
1.2.深层裂缝：受到地基土制约的混凝土，由于整个大体积混凝土都依赖地基土，浇筑在地基土之上，所以混凝土一直处在大面积受拉的状态，在此如果出现了表面裂缝，那么很大可能上会逐渐发展成深层裂缝，甚至是贯穿裂缝。深层裂缝局部切断了结构断面，具有较大的危害性，施工中是不允许出现的。
1.3.贯穿裂缝：在浇筑混凝土一段时间以后，水化热已基本完全释放，混凝土在达到最高温度后，不再升温，温度开始缓慢下降，混凝土收缩，混凝土中多余水分蒸发也会进一步造成其体积收缩变形，由于各种约束的存在，诸如地基土、其他边界条件等，变形不能自由地产生，然后就会产生拉应力，一旦这个拉应力超出混凝土的极限抗拉强度时，贯穿裂缝就会出现在混凝土的整个截面。
2.大体积混凝土温度裂缝的主要影响因素
2.1 水泥水化热的影响
由于大体积混凝土截面厚度大，热量太多难以散发，大量的热量集中在一起，引起结构温度急剧上升。单位体积的水泥用量、水泥的种类，对水化热引起的混凝土绝热温升密切相关，混凝土的龄期的增长，使得绝热温升呈指数关系上升，差不多在10d左右上升到最高绝热温升，结构自身具有散热功能，实际上在浇筑后的3-5d就可以达到较高温度。但是混凝土龄期是逐渐增长，弹性模量和强度也会相对应的有所提高，降温收缩变形的约束更强，因此产生很大的温度应力，当混凝土强度不能够抗衡该温度应力时，那么就开始产生温度裂缝。
2.2 外界气温湿度变化的影响
温度的不断变化，形成温差，从而产生温度应力。温度悬殊越大，温度应力也会越大。大体积混凝土在施工期内，温度裂缝的产生和外界的气温也有很大关系。浇筑温度、水化热的绝热温升和结构的散热条件等共同影响着内部温度。外界气温直接影响着浇筑温度，如果外界气温很高，那么混凝土的浇筑温度也不会太低；如果采取措施降低外界温度降低，比如在冬季施工，形成外低内热的情形，则又会导致大体积混凝土的内外温度悬殊过大，产生温度梯度。外界温度还不能降低过快，不然温度应力会变得很大，更容易使混凝土的开裂。另外混凝土的裂缝和外界环境的湿度情况也有很大关联，湿度的降低会加速混凝土的干缩，从而促使混凝土裂缝的产生。
2.3 混凝土的收缩变形的影响
1.塑性收缩裂缝
高水泥活性、高温、低水灰比，导致裂缝加剧。此时混凝土的泌水显著减少，表面的水分蒸发流失，而又没有额外的水分补充，混凝土还处在塑性状态，只要受到一丁点拉力，裂缝就会遍布混凝土表面，而表面一旦出现裂缝，和空气接触面增大，内部的水分蒸发更快，裂缝也会扩大。
2.自身收缩裂缝
自身收缩与干缩类似，但它不是由于水的蒸发和散失引起的，而是因为水泥水化时需要水，造成凝胶孔液表面的下降，产生了所谓的自干燥作用，使得混凝土的体积减小、相对湿度降低。水灰比的变化对这两种收缩的影响截然不同，即当混凝土的水灰比增大时干燥收缩增加，而自身收缩效果减弱。在混凝土浇筑初期，就已经发生自身收缩，体内发生自干燥作用，相对湿度降低，水化差不多结束。换言之，拆模前，混凝土的自身收缩已完成一大部分，甚至已经完成，除了未采取养护措施且和空气直接接触的混凝土以外，在拆模以后，大多数构件的干缩才开始进行，因此大致可以认为只要对表面采取了覆盖措施，混凝土就不再发生干缩。
3.大体积混凝土温度裂缝控制措施
3.1 混凝土原材料的冷却方法
3.1.1 冷水和片冰拌和
首先水自身就是混凝土的组料之一，其冷量可以被完全吸收，不会造成资源的浪费；其次在进行冷水制备的过程中，制冷的效率高、已经存在的拌和设备可以很好地利用起来、制备方法也比较简单、水蒸发时的温度很高，可以说是一种最简单、方便和经济实用的温度处理手段，所以低温冷水拌和降温是所有工程的首选措施。
早期工程上的混凝土预冷，对混凝土的温度降低程度要求不是很高且用的水量比较大，所以采用冷（凉）水拌和的效果非常明显。
3.1.2 粗骨料的冷却
按质量计算，粗骨料在混凝土中大概占比为70%-75%，粗骨料的温度每降低1℃，混凝土的幅度降低达0.55-0.65℃，预冷工程中粗骨料一般承担预冷总载荷的70%以上。所以不管是从技术方面、经济实用的考究，还是大幅度的降温手段方面考虑，混凝土预冷的首选都应该是对粗骨料采取降温处理措施。粗骨料的温度处理目前使用的大多是间接冷却的方法，换言之也就是经常所说的水冷和风冷。水的能量消耗系数低、热交换效率高、热容量比较大，而且使用水作为载冷剂，不仅节能，还高效。
3.2 堆料场骨料的太阳辐射温升
堆料场大多露天设置，在白天受到太阳辐射，吸收大气热和辐射热，由于料层的隔热性的缘故，只会有薄薄的表层温度升高，对其内部的温度影响可以忽略不计。但是日照对堆料场温度的影响因素很多，和当地的季节、高程、维度、云量、日照角、入射角等都有关系，难以精确计算，只能取近似的统计值。单位面积的平均辐射热，晴天约为160W/m2，多云和阴雨天应按照云量修正。为了评估环境温度和太阳辐射对堆料场的影响，一般按照日照强度和平均气温进行分析。砂石系统的堆料场容量比较大，料堆较高，从砂石系统堆料场底部取料，其温度维持在旬平均温度左右。通常采用晚间或阴天运送骨料，骨料温度基本保持在来料温度，表层骨料起到了隔热保温的作用，可以很大程度上减少太阳辐射的影响。
3.3 水冷骨料
3.3.1 浸泡罐冷法
将骨料浸泡在充有冷水的料罐内，隔一定时间，放出温水，再充冷水冷却，如此反复进行。一般骨料需要浸泡、排水循环四次可以达到预定温度，最后排水放出骨料后脱水。第一次降温幅度约55%，第二次差不多为20%，第三次是10%左右，第四次总共降温可以达到90%。每吨次骨料浸泡用水0.3t，单位总用水量约1.2t。
3.3.2 循环罐冷法
与浸泡罐冷法一样采用8个料罐，4个一组轮流倒罐冷却。循环罐冷法的程序是先充水、进料、通冷水循环、排水、脱水，然后放出骨料。一般先充水1/3，然后进料，冷却水从罐底进入，从顶部溢流。在排水的时时，又改变水流的方向，改从罐底进行排放。循环通水可以是等流量，也可以是变流量，理论上以吸热与放热速度相平衡为最优。
3.3.3 喷淋罐冷法
（1）采用上进下出的进排水方式，按照喷淋的方法对骨料进行冷水循环。
（2）用1罐或者2罐代替8罐，以2格或者4格代替8格，对混合料进行冷却，因此大大地缩短了冷却周期，简化了冷却作业。
（3）同样地将脱水筛分机直接布置在料罐出料口下面，直接盛接带水骨料，脱水分离骨料。
（4）吸收了工程经验，放宽了对冷却水的水质要求，采用了壳管式蒸发器制备冷冻水和水处理设备。
3.4 真空法冷却骨料
1.骨料装进料罐前先要将其润湿，粗骨料的表面含水量要达到1.5%，砂的含水量不得少于3%。
2.蒸汽喷嘴一般安装在罐顶，喷射蒸汽抽取罐内的空气和水蒸气，使骨料表面的水分蒸发而冷却。
3.冷却一罐的时间与罐容量和骨料降温幅度有关，一般要30-40min。
4.罐内要设置导流板，使骨料在罐内缓降，充满全罐并需隔热保温。
5.对于砂的冷却，尤其需要通过导流板的设置，使得罐顶、中心空间和砂体内部及罐壁间保持连通，避免因砂体表面冻结而无法持续将砂体内部抽取真空。
6.真空冷却需要倒仓轮流进行。每种料要两个料罐，为了减少料罐数量，粗骨料可以大致按照需要级配混合后冷却，冷却后的骨料需要进行二次筛分。
结语：
综上所述，在开展城市建筑工程施工过程中，大体积混凝土技术的有效应用能够大大提升建筑工程施工质量，因此要加强对整个施工过程的有效控制，提高各项施工技术的应用水平。为了避免建筑工程中出现裂缝，应当加强材料管理和温度控制，同时运用合理的施工技术，减少裂缝问题出现和对裂缝进行修复。
参考文献
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