大体积混凝土控制温度应力措施研究
关键词：大体积混凝土，温度裂缝，温差，降温，防裂措施
1引言
混凝土是以水泥为胶凝材料与水和集料按适当比例配合拌制成拌和物，经硬化后得到的人造石材。具有廉价物美、施工方便、承载力大、可装饰性强的特点，已成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。
大体积混凝土定义：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度的减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。在我国通常指结构最小尺寸≥1m的混凝土实体。
2温度应力的分析
混凝土温度应力裂缝主要是由温差造成的。简单地说，温差可分为内外温差、内部温差、温度陡降三种。在这三种温差中，内外温差对混凝土裂缝产生影响最大。内因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。
大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后，水泥因水化产生水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水化热不易散发，混凝土内部温度将显著升高，而其表面则散热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。此时，混凝土龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，则会在混凝土表面产生裂缝。
3温度裂缝的防治措施
由以上分析可知，防治温度裂缝最有效的方法就是最大限度的降低温差。
3.1设计措施
1）精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。
2）增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3-0.5%之间。
3）避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。
4）在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。
5）在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇缝，保留时间一般不小于60天。
3.2施工措施
3.2.1科学选用原材料
1）水泥
由于温差主要是由水泥水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，不同强度等级水泥的实际单位重量水泥放热量，见下表：
2）掺加粉煤灰
为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，我们可以把部分水泥用粉煤灰代替。
3）骨料
严格控制骨料级配和合泥量，骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%-83%，应选择线膨胀系数小、岩石弹性模量较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料，并不得混有有机质等杂物，杜绝使用海砂。
4）加入外加剂
加入外加剂后能减小混凝土开裂的机会，外加剂对混凝土温度开裂性能有以下影响：
（1）减水剂对混凝土开裂的影响
减水剂的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。
（2）缓凝剂对混凝土开裂的影响
缓凝剂的作用一是延缓混凝土放热峰值出现的时间，由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以等放热峰值出现时，混凝土强度也增大了，从而减小裂缝出现的机率，二是改善和易性，减少运输过程中的塌落度损失。
（3）引气剂对混凝土开裂的影响
引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。
在这里值得注意的是：外加剂不能掺量过大，否则会产生负面影响。
3.2.2采用合理的施工方法
（1）混凝土的拌制
①在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度和温度，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。
（2）混凝土浇注、拆模
①混凝土浇注过程质量控制
浇注过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝。另外，避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能。
②浇注时间控制
尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注。
③混凝土拆模时间控制
混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面的温降不超过9℃以上允许拆模。
（3）养护
混凝土浇注完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒罐，又防止干缩裂缝的发生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇注完毕后12～18h内立即开始养护，连续养护时间不少于28d或设计龄期。
（4）加适当预埋件
在混凝土易裂缝部位埋设应力应变传感片，直接测试拉应力，以便更直接控制混凝土（调节保温保湿养护条件，保证温度梯度），确保混凝土不出现裂缝。
4工程实例
4.1大体积混凝土底板温度计算
（1）河北省宁晋县城关镇农水2#节制闸工程闸底板厚度为1.5m，采用C40P8抗渗混凝土，配合比为：水泥：I级粉煤灰：S95级磨细矿渣粉：水：砂：石：膨胀剂：泵送=260：80：80：165：700：1100：28：10；水泥采用山水P•O42.5级，其实际强度为R28=49.6MPa。终凝后，其上表面先覆盖一层δi=0.0005m厚的塑料布，并蓄水0.08m厚，底板施工时间为2008年7月下旬，气温Tq=31℃，入模温度Tj=33℃，底板核心最高温度实测值为Tmax=74.0℃，表面温度为Tb=60.0℃。