陕西中煤建工（集团）有限公司 陕西省西安市 710016
摘要：大体积混凝土在浇筑过程中容易因水化作用产生大量的热量，如果不能及时释放内部热量或者温度分布不均匀，就很可能因内外温差过大引发温度裂缝问题。提升内外温差的控制力度可降低施工中大体积混凝土裂缝的发生概率，采取有效措施降温并控制混凝土的收缩，坚持预防为主的原则，对原材料、施工工艺、养护措施进行严格控制。
关键词：大体积混凝土；温度场；裂缝控制
引言
在建筑施工过程中展开大体积混凝土作业时，往往会出现裂缝问题，由此对工程质量安全造成影响。基于此展开相关分析，在阐述裂缝类型的基础上，对裂缝控制技术进行了重点关注，借助研究，期望对行业的实践操作带来借鉴作用。
1大体积混凝土概述
我国对大体积混凝土的定义有两种，第一种按照混凝土的结构尺寸将实体尺寸大于1m的大体量混凝土称为大体积混凝土，第二种按照混凝土的性质将水化热产生有害裂缝的混凝土称为大体积混凝土。大体积混凝土的特征为结构大、尺寸大、承载力强、防水、钢筋布置密度大、出现裂缝的概率大、安全性高、混凝土设计标号高、水泥用量大、收缩变形概率大、浇筑量大、施工时间长、施工工艺高、受季节和温度影响大。
2大体积混凝土温度场监测方案
2.1工程概况
本工程为连续刚构桥，主桥跨径100m+160m+100m，其中柱墩承台尺寸为22.4m×13.0m×4.5m。本工程混凝土采用一次浇筑的方法进行浇筑，浇筑过程中采用冷却水对现浇混凝土进行降温，冷却水管埋设间距为1m，共设置4层。
2.2测点布置
在承台混凝土浇筑前进行了温度传感器的埋设，温度传感器按承台水化热有限元计算结果及《大体积混凝土施工标准》中6.0.2条规定进行布置。为了能够反映承台中水化热温度场的分布情况和承台混凝土里表温差、降温速率等参数的时程关系。将传感器布置位置分为底层区、中层区和顶层区，在底层区和顶层区埋置3个传感器，中层区域埋置6个传感器。
2.3温度场监测结果与分析
2.3.1温度监测表分析
本工程混凝土浇筑完成后立即进行温度监测，其中M－6测点破坏，未列出其监测记录。整体上来说，结构物内部温度较高，边缘温度较低；表明由于体积较大，使得热传导路径变长，导致中间温度较高。底层混凝土中心D－1测点温度在浇筑后4d左右达到最大值，在该水平维持1周左右后，缓慢下降；底层外缘D－3测点温度在升至最高值后快速下降。而温度最高出现在中心点附近，在M－4测点在第4天的时候达到最高温度84.8℃。顶层的三测点温度下降得比较快，在2～3d基本达到峰值之后降低，直到平稳。
2.3.2最大温差时程曲线分析
在浇筑后的第2天最大温差已经超过25℃，并在第6天的时候达到峰值55℃；之后随着时间增加，温差开始降低并呈现稳定状态。依规范，本实例的温差已经远远超过25℃，加大了裂缝产生的可能性。
2.3.3降温速率时程曲线分析
降温速率一定程度上反应温度应力的增加情况，对比不同区域的测点可以看出，中层、顶层的各个测点降温速率超过2℃/d要大于顶层。顶层混凝土U－1、U－2、U－3三测点温度变化时程曲线说明在混凝土边缘处混凝土内外热量交换快，在浇筑1周后便可进行正常的保湿养护。
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图1 各测点降温速率时程图
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图2 三测点温度变化时程图
3大体积混凝土裂缝控制措施
3.1合理选择水泥品种
水泥在水化过程中会释放大量的热量，这些热量聚集在大体积混凝土结构的内部，如果无法及时释放就会产生温度裂缝。所以，降低水化热是控制温度裂缝的有效措施，在实际工程中可以选择水化热较低的水泥。硅酸盐水泥（P.Ⅰ和P.Ⅱ）和普通硅酸盐水泥（P.O）的水化热较高，水泥中的硅酸三钙（C3S）和铝酸三钙（C3A）含量偏多可降低水泥的水化热，所以，在满足设计要求的基础上可以尽量选择水化热较低的水泥。
3.2设置水循环冷却系统
大体积混凝土结构的内外温度差异，会随着体积增大而增大，且表面温度变化较明显，在浇筑过程中内部温度会快速升高，加剧内部和外部温度的差异性。想要防止产生温度裂缝就要及时释散内部热量降低混凝土结构的内外温差。在施工中，可以将冷却降温用的水管埋设在混凝土中，在浇筑过程中或者完成浇筑后注入冷水降低结构内部的温度，实现释放内部热量，缩小内外温差的目的。
3.3特殊温度裂缝抗裂防治措施
（1）薄壁冷水循环系统。大体积混凝土利用冷却水管和热传递效应将混凝土中的热量传递到冷却水系统中，降低了混凝土内部的热量，对防止水化热产生温度裂缝具有明显效果。薄壁冷却水循环系统主要包括蒸发器、冷凝器、冷水泵、薄壁冷却水管、冷却塔、冷却水泵、温度传感器、缓冲水箱等设备，通过温度反馈系统自动调节冷却水循环系统完成对混凝土温度的控制。
（2）预冷拌和水和骨料。大体积混凝土同样可以使用预冷拌和水和骨料对进入混凝土模型的温度进行控制，预冷拌和水通常使用地下水或者制冷机冷却水。在骨料与混凝土拌和之前先使用冷水冲刷骨料，然后在拌和过程中掺入冰屑，最后通过遮阳棚和湿麻袋对骨料降温，即可达到降低混凝土水热化的目的，从而控制温度裂缝的产生。
（3）液氮冷却。液氮冷却需要通过管道传输的方式让混凝土与液氮充分接触，据测试液氮可以将混凝土进入浇筑模板之前的温度控制在25～30℃。该种方法虽然不会降低混凝土的性能，也不会造成额外的污染，但操作起来难度较大。
3.4混凝土养护技术
大体积混凝土非常容易被阳光以及雨水等自然因素影响，使表层发生较大的温度改变，造成相应的裂缝的出现。在这种状况之下，应该关注混凝土不同方面的养护作业。当混凝土浇筑作业完毕，必须从实际状况出发，借助增加覆盖物的方式进行维护，且要展开洒水养护作业。在冷却水供应方面，亦应该展开较好的保障，并予以足够的关注、持续健全保温保湿作业，从而能够促使内外温差处在一个相对可控制区间里。在测温点构建方面，特别是在内部、表层上，应该增加温度观测工作，而且要在浇筑结束后，对整体的温度情况展开有效把控，以达到把混凝土内外温差控制在25℃以内。同样以某工程为例，在进行混凝土承台作业经过时，其中使用到的养护措施为“外蓄”，也就是在混凝土达到终凝状态后，借助塑料膜等材料展开相应的外部保护作业，当混凝土里外的温差处于25℃的时候，则是应该覆盖毛毯等进行强化保护，整个养护的周期到达期7d后，应该拆除侧模，且展开浇水养护。当周期到达15d的时候，应该停止养护作业。借助上述方式，对承台的质量实现了较好的保护。
结语
目前建筑工程规模不断增大，大体积混凝土结构凭借整体性好、稳定性高等优势，被广泛应用于各项工程的建设。提升混凝土结构施工质量，降低结构体的内外温差，优化大体积混凝土结构的性能，提高结构的完整性和可靠性，进而推动该项技术的发展和应用。
参考文献：
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[2]万里长，范玮武，叶庭，王刚.大体积混凝土温度裂缝控制技术的运用[J].河南科技，2020，39（34）.