浅谈大体积混凝土温度应力场与温控措施

孙杰

摘 要：现如今大体积混凝土已被广泛应用于土木工程中的各个领域，但混凝土特别是大体积混凝土在施工浇筑过程中，混凝土因遇水会产生大量的水化热，这样就会导致混凝土内部聚集大量热量温度升高，产生压应力。大量的应力会引起混凝土的张拉开裂。这样严重影响建筑物的成型，甚至会有安全风险，影响其正常的使用。所以在大体积混凝土施工过程中、要选用合适的原料和添加剂，把控混凝土的温度，控制混凝土的升温和降温速率。采用合理的工艺手段和养护措施，及时的进行监控，避免出现裂缝降低施工损失提升工程质量显得尤为重要。

关键词：混凝土；温度；应力场

1 前言

混凝土是由水泥、沙、石材料通过加水搅拌后形成的复合材料。因其浇筑之后的坚固耐用的特性使其现代化建设中，混凝土有重要的不可替代的地位。然而混凝土在浇筑过程中产生的裂缝极为普遍，屡见不鲜。其关键性原因是在浇筑过程中对混凝土温度把握不够，对应力的变化注意不够。在大体积的混凝土中，温度应力和温度控制具有重要的意义。

2 大体积混凝土

大体积混凝土在现代建设中，获得应用十分普遍。在土木工程中的应用分为两大类。（1）是在建筑工程上的应用。（2）是在水利工程上的应用。现代都市高层林立，在美观的同时高层建筑有节省空间优化利用率的特点。而高层建筑的越高越多也代表着城市发展的水平。另外一种是水利工程上的应用，我国地域辽阔为了方便水利和交通，临海建桥，遇水搭坝也成了方便民生和社会发展的不可或缺的重要因素。单从水利工程方面，我国每年浇筑的大体积混凝土就达到了1000万立方米这一恐怖的数字。由此可见大体积混凝土在现代土木中所占有的地位。但是，大体积混凝土，在工程应用中，也碰到了很多的难题。在浇筑施工中，因其特殊的材料水泥会产生大量的水化热。而这些热量在混凝土内部积聚，温度过高，就会产生压应力。可能还会由地形因素天气原因的影响，由于空气流通，温度降低、和散发热量等原因，很容易引起混凝土的张拉开裂现象。而张拉开裂现象首先影响的是美观问题。其次，张拉开裂可能会使得建筑承重不均匀，从而拖延工期。所以，大体积混凝土如何把控温度应力和温控显得尤为重要。

3 温度应力

（1）混凝土在浇筑后，晾干硬化的过程中，水泥会产生大量的水化热。而且因其体积较大。水化热大量聚集在混凝土内部且不易散发，会导致其内部温度不断上升积聚。而其表面因其通风方便，散热比内部快。这样内外就会产生较大温差。由于内部和外部的温差热胀冷缩的程度不同步，使得混凝土表面产生一定的拉应力。

（2）在降温的过程中，由于各种原因干固不均匀，首先干固的混凝土会一定程度地约束还没干固混凝土，又会产生拉应力。

（3）气温条件的影响。气温的降低也会在混凝土表面产生极大的拉应力这些拉应力统称为温度应力。

4 裂缝的产生及危害

混凝土在干固硬化期间产生大量的水化热，内部温度的不断上升在表面形成拉应力以及在降温的过程中干固不均匀产生的拉应力。当这些拉应力超过混凝土的抗裂能力时。就会产生裂纹，甚至是裂缝。

混凝土结构因温度应力产生的裂缝非常普遍。在工程裂缝中，温度应力所产生的裂缝大概占所有裂缝的80%。

裂縫的产生会对混凝土结构产生很多的不良影响：

（1）降低整体结构的承载能力。混凝土的温度应力和结构的应力叠加会使得整个结构产生很大的变化。从而对以后的使用产生极重的影响。如果裂缝一旦形成可能会破坏结构的整体性。改变设计的受力分布，从而从局部发生破坏甚至危及到整体结构。

（2）降低了结构的刚性。裂缝的产生尤其是比较大的裂缝，会使得基础结构的刚性降低，影响建筑的正常使用。

（3）影响结构的使用功能。大体积的混凝土多为连贯性作业。开裂后的首要问题就是渗漏。地下结构的渗漏修补非常困难，而且花费巨大，工期会随之拖长。

5 大面积混凝土温度控制措施

（1）采用低热和中热的水泥。水泥的品质的选择和水泥标号高低的选择对水泥裂缝的形成也会有很大的影响。在选取中如在实际选择中，低热水泥加入其他的矿物成分如粉煤灰或者矿渣降温效果可能会更好。而且水泥的强度要尽量与水泥强度等级相一致保持其优质性。因为当水泥标号较低时，可以导致混泥土强大及刚性不足，甚至产生裂痕。

（2） 掺入适量的添加剂或者其他材料。适当的添加剂会使得混凝土具备很多的特性，如外形添加剂的加入，有助于混凝土的流动，适量添加剂的混凝土添入，可提高混凝凝结时间，加入一定剂量的引气剂可提高混凝土的抗渗性能和抗冻性，而加入一定量的粉煤灰能延长散热的时间，对改变混凝土性能有很大的影响，如加入膨胀剂可有效的防止开裂。

（3）浇筑时采取的措施浇筑常用方法大致有以下几种：①全面分层 在第一层混泥土全面的浇筑完成以后，再继续浇筑第二层，这时第一层的混泥土还没有凝结，然后在第三层还没凝结时浇筑第三层，直至完全完工为止。这种方法一般适用平面尺寸不太大的场地。工作时尽量从短边开始，然后推进时从长边推进比较好。当然场地如果太大也可以分成两段。从中间向两边推进。或者从两端向中间同时推进。②分段分层混凝土浇筑时，应当从底部开始，然后浇筑一段距离之后再浇筑第二层。如此往复。由于总数层次比较多。所以从浇筑底到顶层后。第一层的混凝土还没开始凝固。这时有可以开始第二段的分层级浇筑。这种方法使用于厚度不大，长度较长的工程。

6 采取保温与降热措施

（1）水管冷却。水管冷却是先在底部埋水管，在大体积混凝土完工后接通冷水，使冷水带走内部的热量。当然这种方法会比较费时，因为工序偏多，但是这种方法虽然程序偏多。但是因为其有很好的稳定性所以对进度还是很有利的。但要注意水量和温度的变化。从而有效的控制温度。在人工降温中，这种方法还是很皮鞭的

（2）保温。混凝土虽然裂缝普遍是经常存在的问题。虽然小的裂缝对总体并没有很大的危害。但是，对于耐久性还是危害很大的。因为表层的裂纹会向深处延伸，危害主体。必须采用相应的保温措施，使得内部外部温度相统一。从而达到对温度应力的控制

7 温度监测

温度检测是大体积混凝土必不可少的一项检测。实行温度检测从得出结论从而尽早得出结论。及早预测并进行温度对比。并根据实际情况调整温差，从而预防裂缝的产生。

8 结束语

综上所述，大面积混凝土的预防和控制非常复杂。因为混泥土温度控制的成败大体上决定这混泥土工程的优劣。除了冷却措施其他措施都相对比较被动。效率也并没有那么高。如果混凝土质量监控不严格，后期出现裂缝的几率就会恨到，加强管理，提高措施。首先应从混泥土原料上来进行控制，科学地进行布控和配比材料。施工的过程中，按照规范进行施工工作，特别要做好混泥土的养护工作。涉及很多因素。因此，在以后的混泥土施工过程中做好及早控制，因地制宜。认真的做好布控和预防的工作。就能更好的控制混泥土裂缝可能出现的问题。当然，大体积混凝土可能出现的状况很多，本文在混泥土研究使可能没有做到全面的叙述。所以本文只是作为一个浅显的分析。希望在以后的技术革新上。跟紧时代的步伐。

参考文献：

[1] 童育林.大体积混凝土裂缝控制研究[D].重庆大学. 2004.

[2] 汪国权.大体积混凝土裂缝及温度应力研究[D].合肥工业大学，2006.

[3] 袁广林，黄方意，沈华，高鹏飞.大体积混凝土施工期的水化热温度场及温度应力研究[J].混凝土，2005（2）：86～88.