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摘要： 大体积砼的内外温差是造成砼裂缝的主要原因
关键词： 裂缝控制、测温
Abstract: Mass concrete of the temperature difference between internal and external causes of cracks in the concrete is the main reason
Key Words: crack control, temperature measurement
中图分类号：[TQ178] 文献标识码：A 文章编号：
1、前言
大体积砼：“混凝土结构实体最小尺寸大于等于1米，或预计会因为水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土”。
大体积砼在硬化期间，水泥水化后释放大量的热量，使砼中心区域温度升高，而砼表面和边界由于受气温影响温度较低，从而在断面上形成较大的温差，使砼的内部产生压应力，表面产生拉应力（称为内部约束应力）；当砼的水化热发展到3～7d达到温度最高点，由于散热逐渐产生降温产生收缩，且由于水分的散失，使收缩加剧，这种收缩在受到基岩等约束后产生拉应力（称为外部约束应力）。以上两种约束产生的应力为温度应力。温度应力超过砼的抗拉强度是大体积砼产生裂缝的主要原因。
2、裂缝控制
1）裂缝形成的原因
首先，由于水泥水化过程中发出的热量、气温和地基温度变化所引起的混凝土的温度变形要受到两种类型的约束即温度应力。其次，湿度变化引起的混凝土内部各单元体之间相互约束，产生干缩应力，它主要在混凝土表面附近。另外，混凝土的自身体积变形不能自由伸缩所产生的应力，称为自身体积变形应力。在早期水化热温度迅速升高阶段，由于混凝土内、外散热条件不同，形成温度梯度，表面受拉，内部受压。当拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。
2）裂缝的控制
a、选用低水化热水泥
选用低水化热、低收缩的水泥，如矿渣水泥、硫酸盐水泥、粉煤灰水泥，而不要采用早强型水泥。矿渣水泥较普通水泥的水化热低25-30%，属中低热水泥。采用矿渣水泥，可使混凝土水化热降低5℃左右，但这将增加成本投资。
b、原材料及配合比
砂选用淡化海砂或河砂，要求氯离子含量小于0.06%，細度模数在2.7~3.1之间的含泥量最低的中粗砂，砂率最佳值为0.33；碎石应采用连续级配、良好粒级的弹性模量低的骨料。其次是砂石的吸水率应尽可能小一些，以利于降低收缩。掺加适量粉煤灰等掺合料、改善和易性、减少水泥用量，降低水化热。根据实践经验，每方混凝土每减少10kg水泥用量，混凝土的水化热温度降低1℃左右；粉煤灰还能够延缓水化热峰值的出现，降低温度峰值。粉煤灰和减水剂同时掺入混凝土中，可以降低水灰比，减少水泥浆量，提高混凝土的可泵性。另外混凝土可适当延长龄期（60天、90天或更长时间的强度）控制水化热、减少裂缝。
c、现场施工采取措施
降低混凝土浇灌入模温度
采用在混凝土搅拌用水的水池中加入冰块来降低水温，此法确实起到了一定的作用，使混凝土制成时有一个较底的温度以满足大体积混凝土浇注的温控要求。
使用循环冷却水降温
大体积混凝土浇筑前确实有必要在混凝土中间埋设降温管，当温差超过报警值时进行循环冷水强制降低混凝土水化温度，其流量根据实际测温记录调整，使混凝土中间温度、混凝土表面温度与环境温度之差都在允许范围内。
控制浇筑速度
采用全面分层的方法，浇筑速度控制在40～60m3/h，高度小于2m的浇筑速度为60m3/h，2m-4m的浇筑速度为45m3/h，大于4m的浇筑速度为40m3/h。通过适时控制浇筑速度可增加水泥水化热的释放，对于内部温度裂缝的控制起到积极的作用。
d、采取长时间的养护
在尽量减小混凝土内部温升的前提下，大体积混凝土的养护是一项关键工作，必须切实做好。规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，如过早拆模，混凝土表面温度较低，形成很陡的温度梯度，产生很大的拉应力，这对于早期强度低，极限拉伸小的混凝土处于不利的温度条件下，就极易形成裂缝。养护时间普通混凝土不得少于7d，防渗混凝土和掺有缓凝型外加剂混凝土不得少于14 天。
e、温度的测量（具体内容如下）
3、温度的测量
温度测定期限为从砼入模开始到拆除保温层为止，砼测温包括大体积砼施工测温和冬期施工测温。混凝土施工测温包括：大气温度、入模温度和养护温度。绘制测温点布置图包括：测温点的部位、深度和编号。
1）测温线（孔）的布置
为了控制混凝土内外温差，在砼内部有代表性的截面或每30～50m2埋置预埋式测温线或设置测温孔（预埋薄壁钢管），测温线（孔）分上、中、下布置，上孔距砼上表面100mm，中孔距砼上表面400mm，下孔距砼上表面700mm。
2）测温周期
在混凝土浇筑完毕后，就开始测温，温升阶段每2h测温一次，降温阶段每4h测温一次，7天后可6h测温一次，每次测温的同时记下环境温度，固定测温表格记录温度。当混凝土内外温差,控制在25℃时可停止测温或根据实际施工条件确定。在施工当中控制降温速度原则上每天不大于1度。
3）测温
配备专职测温人员，按两班考虑。对测温人员要进行培训和技术交底。测温人员要认真负责，按时按点测温，不得遗漏或弄虚作假，如实记录，签字齐全，测温结束后要及时上交资料员归档。若内外温差大于25℃时，应及时报告，以便采取措施。测温工作应连续进行，直至砼中的温度不超过大气温度+25度，方可停止测温。
4）裂缝观察
现场技术人员定期进行混凝土的裂缝观察，裂缝观察也采用先频后疏的原则，覆盖养护后，每天观察不少于四次，5天后每天观察不少于2次，直至撤除保温层，并将观察情况如实记录，记录在大体积混凝土测温记录表中。
5）计算温度与实测温度
大体积砼温度计算公式：（式中相关参数在计算手册中可以查找）
Tmax=T0+T（t）·ζ=浇筑温度+最高水化热绝热温度×绝热温升系数
根据现场实际情况，计算温度远小于实测温度，且实测最高温度出现时砼龄期与计算最高温度龄期也不相同，计算温度与实测温度不相符合的主要原因是绝热温升系数ζ，未能客观地反映砼温度的真实变化情况。需要把水泥用量、水泥的品种、浇筑时温度、配合比、外加剂、养护方式、浇筑速度等全部考虑进去。要形成完整、准确、适用的计算方法还需一段时间，所以目前准确掌握大体积砼内部温度的方法，还是实测法比较适用。
4、结束语
大体积砼裂缝控制的原理就是：降低混凝土的水化热温升，减小混凝土的非线性降温和收缩所产生的拉应力，改善混凝土表面的散热条件。
关键词： 裂缝控制、测温
Abstract: Mass concrete of the temperature difference between internal and external causes of cracks in the concrete is the main reason
Key Words: crack control, temperature measurement
中图分类号：[TQ178] 文献标识码：A 文章编号：
1、前言
大体积砼：“混凝土结构实体最小尺寸大于等于1米，或预计会因为水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土”。
大体积砼在硬化期间，水泥水化后释放大量的热量，使砼中心区域温度升高，而砼表面和边界由于受气温影响温度较低，从而在断面上形成较大的温差，使砼的内部产生压应力，表面产生拉应力（称为内部约束应力）；当砼的水化热发展到3～7d达到温度最高点，由于散热逐渐产生降温产生收缩，且由于水分的散失，使收缩加剧，这种收缩在受到基岩等约束后产生拉应力（称为外部约束应力）。以上两种约束产生的应力为温度应力。温度应力超过砼的抗拉强度是大体积砼产生裂缝的主要原因。
2、裂缝控制
1）裂缝形成的原因
首先，由于水泥水化过程中发出的热量、气温和地基温度变化所引起的混凝土的温度变形要受到两种类型的约束即温度应力。其次，湿度变化引起的混凝土内部各单元体之间相互约束，产生干缩应力，它主要在混凝土表面附近。另外，混凝土的自身体积变形不能自由伸缩所产生的应力，称为自身体积变形应力。在早期水化热温度迅速升高阶段，由于混凝土内、外散热条件不同，形成温度梯度，表面受拉，内部受压。当拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。
2）裂缝的控制
a、选用低水化热水泥
选用低水化热、低收缩的水泥，如矿渣水泥、硫酸盐水泥、粉煤灰水泥，而不要采用早强型水泥。矿渣水泥较普通水泥的水化热低25-30%，属中低热水泥。采用矿渣水泥，可使混凝土水化热降低5℃左右，但这将增加成本投资。
b、原材料及配合比
砂选用淡化海砂或河砂，要求氯离子含量小于0.06%，細度模数在2.7~3.1之间的含泥量最低的中粗砂，砂率最佳值为0.33；碎石应采用连续级配、良好粒级的弹性模量低的骨料。其次是砂石的吸水率应尽可能小一些，以利于降低收缩。掺加适量粉煤灰等掺合料、改善和易性、减少水泥用量，降低水化热。根据实践经验，每方混凝土每减少10kg水泥用量，混凝土的水化热温度降低1℃左右；粉煤灰还能够延缓水化热峰值的出现，降低温度峰值。粉煤灰和减水剂同时掺入混凝土中，可以降低水灰比，减少水泥浆量，提高混凝土的可泵性。另外混凝土可适当延长龄期（60天、90天或更长时间的强度）控制水化热、减少裂缝。
c、现场施工采取措施
降低混凝土浇灌入模温度
采用在混凝土搅拌用水的水池中加入冰块来降低水温，此法确实起到了一定的作用，使混凝土制成时有一个较底的温度以满足大体积混凝土浇注的温控要求。
使用循环冷却水降温
大体积混凝土浇筑前确实有必要在混凝土中间埋设降温管，当温差超过报警值时进行循环冷水强制降低混凝土水化温度，其流量根据实际测温记录调整，使混凝土中间温度、混凝土表面温度与环境温度之差都在允许范围内。
控制浇筑速度
采用全面分层的方法，浇筑速度控制在40～60m3/h，高度小于2m的浇筑速度为60m3/h，2m-4m的浇筑速度为45m3/h，大于4m的浇筑速度为40m3/h。通过适时控制浇筑速度可增加水泥水化热的释放，对于内部温度裂缝的控制起到积极的作用。
d、采取长时间的养护
在尽量减小混凝土内部温升的前提下，大体积混凝土的养护是一项关键工作，必须切实做好。规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，如过早拆模，混凝土表面温度较低，形成很陡的温度梯度，产生很大的拉应力，这对于早期强度低，极限拉伸小的混凝土处于不利的温度条件下，就极易形成裂缝。养护时间普通混凝土不得少于7d，防渗混凝土和掺有缓凝型外加剂混凝土不得少于14 天。
e、温度的测量（具体内容如下）
3、温度的测量
温度测定期限为从砼入模开始到拆除保温层为止，砼测温包括大体积砼施工测温和冬期施工测温。混凝土施工测温包括：大气温度、入模温度和养护温度。绘制测温点布置图包括：测温点的部位、深度和编号。
1）测温线（孔）的布置
为了控制混凝土内外温差，在砼内部有代表性的截面或每30～50m2埋置预埋式测温线或设置测温孔（预埋薄壁钢管），测温线（孔）分上、中、下布置，上孔距砼上表面100mm，中孔距砼上表面400mm，下孔距砼上表面700mm。
2）测温周期
在混凝土浇筑完毕后，就开始测温，温升阶段每2h测温一次，降温阶段每4h测温一次，7天后可6h测温一次，每次测温的同时记下环境温度，固定测温表格记录温度。当混凝土内外温差,控制在25℃时可停止测温或根据实际施工条件确定。在施工当中控制降温速度原则上每天不大于1度。
3）测温
配备专职测温人员，按两班考虑。对测温人员要进行培训和技术交底。测温人员要认真负责，按时按点测温，不得遗漏或弄虚作假，如实记录，签字齐全，测温结束后要及时上交资料员归档。若内外温差大于25℃时，应及时报告，以便采取措施。测温工作应连续进行，直至砼中的温度不超过大气温度+25度，方可停止测温。
4）裂缝观察
现场技术人员定期进行混凝土的裂缝观察，裂缝观察也采用先频后疏的原则，覆盖养护后，每天观察不少于四次，5天后每天观察不少于2次，直至撤除保温层，并将观察情况如实记录，记录在大体积混凝土测温记录表中。
5）计算温度与实测温度
大体积砼温度计算公式：（式中相关参数在计算手册中可以查找）
Tmax=T0+T（t）·ζ=浇筑温度+最高水化热绝热温度×绝热温升系数
根据现场实际情况，计算温度远小于实测温度，且实测最高温度出现时砼龄期与计算最高温度龄期也不相同，计算温度与实测温度不相符合的主要原因是绝热温升系数ζ，未能客观地反映砼温度的真实变化情况。需要把水泥用量、水泥的品种、浇筑时温度、配合比、外加剂、养护方式、浇筑速度等全部考虑进去。要形成完整、准确、适用的计算方法还需一段时间，所以目前准确掌握大体积砼内部温度的方法，还是实测法比较适用。
4、结束语
大体积砼裂缝控制的原理就是：降低混凝土的水化热温升，减小混凝土的非线性降温和收缩所产生的拉应力，改善混凝土表面的散热条件。