浅谈混凝土的温控和防裂

　　随着我国经济的发展，工程建设规模的不断扩大，大体积混凝土和薄壁结构混凝土在各种工程建设中的应用越来越广泛，特别是南水北调中线工程，要建设大量的渡槽和倒虹吸，薄壁结构混凝土和大体积混凝土结构得到了广泛的应用。而在这些工程中，混凝土裂缝问题日显突出，并成为具有相当普遍性的问题。裂缝作为长期困扰大体积混凝土和薄壁结构混凝土的主要难题，涉及到原材料、设计、施工和管理等多方面的因素，如若不采取有效方法加以控制，势必会影响到建筑物的使用寿命和安全运行，故参建各方必须对混凝土裂缝问题加以足够的重视，减少或避免混凝土裂缝的产生。
　　1裂缝的种类
　　混凝土裂缝按类别分主要有以下几大类：温度裂缝，外部荷载裂缝，化学反应裂缝等。
　　2温度裂缝的控制和防止温度裂缝的产生
　　2.1温度裂缝的产生
　　建筑工程中的大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成了温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。
　　为了防治混凝土温度裂缝，减轻温度应力，须从从以下几个方面考虑
　　2.2控制混凝土拌合物质量
　　（1）降低水泥水化热
　　1）选用低水化热和碱含量较低的水泥品种配置混凝土，如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。选用水泥时，要严格控制水泥中碱含量，并定期对进场水泥做碱含量检验，一般水泥总碱含量不宜超过0.6%。
　　2）充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量。根据试验每增减10kg水泥，其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。
　　3）使用粗骨料，尽量选用粒径较大、级配良好的粗骨料；控制骨料含泥量；掺加粉煤灰等掺合料和相应的减水剂、缓凝剂，改善和易性、降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。
　　（2）控制混凝土浇筑温度
　　1）生产混凝土时，根据季节不同，须采用不同措施，提高或降低混凝土温度。例如在夏季可采用冰水拌合，给骨料搭设遮阳棚等措施，降低混凝土出机口温度；冬季可采用热水及给骨料搭设保温棚等措施提高混凝土出机口温度。
　　尽量选择较适宜的气温浇筑混凝土，避开不利天气浇筑混凝土，对运输工具如具备条件也应采取保温设施，以降低气候原因混凝土拌合物的影响。
　　2）在薄壁结构混凝土中埋设冷却水管，浇筑完成后，使用冷却水循环来降低混凝土内部温度。
　　3）设定合理拆模时间，拆模后及时对混凝土表面用养护剂或混凝土养护膜，及时覆盖保温被等。
　　4）改善混凝土约束条件，对大体积混凝土进行分割，设定合理且便于施工的施工缝，使混凝土温度有足够时间，交错释放水化热。
　　5）加强混凝土养护，常见的混凝土裂缝，大部分均是由不同深度的表面裂缝所引起的，其产生的主要原因是混凝土内外温差过大或气温骤降。所以，混凝土的保温对防止混凝土表面早期裂缝非常重要。
　　混凝土的养护，主要目的在于混凝土养护期内保持适宜的温湿条件，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。另一方面使水泥水化作用顺利进行，以期在一定时间内达到设计强度和设计的抗裂能力。适宜的温度、湿度条件是相互关联的。
　　3加强混凝土浇筑后的温度监测
　　3.1混凝土浇筑温度的监测
　　监测混凝土浇筑时的温度，保证浇筑温度不要超过控制标准，以便控制混凝土浇筑后的温度升高峰值。同时也包括对混凝土搅拌、运输过程中温度的监测和混凝土原材料温度的监测。
　　3.2养护过程中的温度监测
　　一般监测浇筑后大体积混凝土内部（中部、表面、底部）的温度和环境气温的变化情况，用来控制混凝土温度和气温温差（温差控制在25℃内）,也可用来进一步计算混凝土中的温度应力，确定混凝土的抗拉强度是否大于此时混凝土中产生的拉应力，保证对裂缝的控制。这些监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况，以及所采用的施工技术措施的效果，为施工现场及时有效的采取措施应对温差变化。
　　4合理优化施工工艺
　　4.1采取二次投料法，二次振捣法，浇筑后及时排除表面泌水，以提高混凝土强度，提高混凝土极限拉伸强度。
　　4.2在混凝土结构内部设置必要的温度配筋，在结构突然变化、转折等部位，例如底板与墙转折处、孔洞转角及周边部位，增加斜向构造配筋，以改善应力集中。
　　4.3加强混凝土的早期养护，提高早期相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
　　5混凝土建筑物基础不均匀致使混凝土产生裂缝
　　设计初期，要仔细了解建筑物基础情况，避免建筑物基础处于地质变化较大的地段。必要时，要采取基础换填等措施，降低因地质原因对混凝土建筑物影响产生裂缝。
　　地基过大不均匀沉降产生过宽裂缝时,进行建筑物在使用阶段的沉降验算可以防止这些裂缝的出现,对已出现这类裂缝的结构,要采用地基基础的防治措施对地基基础妥善处理后,再采用建筑结构的加固措施来解决。
　　
　　大体积混凝土刚度较大，一般没有强度的问题，但由于它往往属于地下隐蔽工程，裂缝的存在将严重影响其正常使用，其中温度裂缝是施工过程中产生的主要裂缝。由于混凝土本身的特性，大体积混凝土温度裂缝是不可避免的，但是，裂缝是可以控制的，只要针对混凝土的生产、施工、养护等不阶段采取相应的控制措施，从各个方面入手进行有效的控制，就能减少温度裂缝的产生及发展，提高大体积的质量。