摘要：本文以建筑工程桩筏基础为论述对象，以大体积混凝土结构为论述手段，以温度裂缝的防治为论述目的，就此展开技术分析
关键词：桩筏基础；大体积结构；温度裂缝；控制措施
1、大体积混凝土温度裂缝的特点
从本质上讲，大体积混凝土温度裂缝是由变形荷载引起，其与外荷载引起的裂缝相比具有以下特点：
（1）大体积混凝土温度裂缝的形成为松弛变形，主要由结构温度变化所引起，同时在约束条件下，便会产生应力（超过混凝土承受极限）导致裂缝形成。
（2）从温度变化、变形产生以及应力形成的过程来看，温度作用所引起的大体积混凝土结构裂缝的出现与扩展需要一个时间过程，并不是瞬时发生，而是经多次产生和发展。
2、大体积混凝土温度裂缝产生机理
2.1水泥水化热
大体积混凝土浇筑完成后，硬化初期水泥水化反应会释放出大量热量，由于混凝土为热的不良导体，加之自身尺寸较大，内部因热量难以释放而急剧升温，而与空气直接接触的表面散热条件较好，热量可及时散发至大气，温度上升幅度较小，如此便会形成内外温差，产生温度应力，当该应力超过混凝土抗拉强度（浇筑初期基本没有抗拉能力）时，便会导致裂缝产生。实践表明：单位体积混凝土水泥用量每增加10Kg，其内部温度便会升高1℃，对应（内部）膨胀则会增大0.01mm。
2.2内外约束条件
大体积混凝土浇筑初期，因温度上升会产生一定的膨胀变形，在外界约束作用下会于接触面产生压应力，而此时混凝土弹性模量极小，应力松弛与徐变较大，与基层接触牢固性较差，压应力表现较小；而在混凝土内外温差下所产生的温度应力与内部约束的共同作用下，混凝土会于表面产生较大的拉应力。故此，在混凝土内部产生较大膨胀情况下，靠近中心处呈压应力，远离中心处呈拉应力，当拉应力超过该阶段混凝土抗拉强度时，便会引发垂直裂缝的出现。
2.3环境温度
大体积混凝土浇筑过程中，当浇筑温度升高时，结构内部最高温度会因水泥水化速度的加快而提前出现；当外界温度下降（尤其是骤降）时，会使混凝土温度应力因温度梯度的加大而增加，此时混凝土外部产生拉应力，内部产生压应力，当混凝土抗拉强度不足以承受该拉应力时，便引发表面裂缝的产生。
3、大体积混凝土温度裂缝控制措施
3.1材料措施
（1）为降低混凝土入模温度，尽量选用符合标准的冷却水用于混凝土拌合；
（2）水泥。基于混凝土温度梯度的降低，应首选水化热低、凝结时间长的硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥，同时控制3d水化热≤240kJ/kg，7d水化热≤270kJ/kg。
（3）集料。尽量使用高强度集料，同时采用较小坍落度与砂率的混凝土配比，以此通过孔隙率的减小来抑制裂缝的产生。粗集料宜采用级配连续，粒径为5～31.5mm且含泥量≤1%的碎石；细集料宜选用含泥量≤3%，细度模数≥2.3的中、粗砂。
（4）掺加料。对混凝土采用“三掺法”，即掺加一定剂量的缓凝减水剂、UEA膨胀剂和粉煤灰。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆①缓凝减水剂可使水泥水化热峰值的出现因混凝土初凝时间的延长而推迟，从而为混凝土抗裂强度的提升创造有力条件；②混凝土水化反应过程中，UEA型膨胀剂的使用可使其产生微小膨胀形成预压应力，以此抵消收缩过程中产生的部分拉应力，实现混凝土收缩裂缝的抑制；③在同等强度条件下，粉煤灰的使用可减少水泥用量，降低水化热，减小温度应力。
3.2设计措施
（1）加设砂垫层于地基，不仅可提升地基承载力，减小地表水或地下水的影响，同时还可降低地基对筏基混凝土的约束作用，以此达到抑制混凝土温度裂缝的目的。
（2）在筏基面层内加设少量温度筋，可有效抑制表面收缩裂缝的发展。温度筋的增加虽然对裂缝出现的防止作用并不明显，但可减小温度裂缝的宽度，提升结构整体性。
3.3施工措施
大体积混凝土浇筑可采用推移式或分层式连续浇筑的方法，其中以分层浇筑法（包括斜面分层、分段分层与全面分层3种形式）最为常用，对混凝土内表温差的降低作用也最明显。分层多次薄层浇筑大体积混凝土，可使混凝土内部水化热及时散发，减小混凝土初期内表温差，降低温度应力，减小温度裂缝。但需注意的是，分层浇筑需控制好层间间歇时间（尽量缩短），最长间隔时间不得大于混凝土初凝时间，并在下层混凝土初凝之前完成上层混凝土浇筑工作。
除此之外，大体积混凝土浇筑完成后应及时进行收头处理，以此提升混凝土表面平整度和减少收缩龟裂。具体实施过程中应指派专人采用刮尺将混凝土表面多余浮浆刮除，然后利用铁滚筒滚压2~3遍，最后在混凝土终凝之前实施二次抹压收光操作。收头时间以控制在混凝土初凝前1.5h内为宜。
3.4养护措施
大体积混凝土养护应采用“外保内降”的方法，该方法即是结合外表面覆盖保温材料、内部通冷却水的一种养护措施，其既可降低混凝土表面热量的散失，又可减小内部温度的峰值。
（1）外保。混凝土浇筑完成后，采用保温材料覆盖表面，以此提升混凝土表面温度，减小内表温差，降低温度应力，从而达到抑制混凝土温度裂缝的目的。此外，大体积混凝土外保温措施的实施，还可在促进粉煤灰水化反应的同时防止混凝土因温度梯度过大而产生较大的温差应力，以此降低混凝土开裂机率。
（2）内降。采用冷却水循环的方式进行混凝土内部降温，其过程可分为初期冷却与后期冷却两种方式。初期冷却以减小混凝土水化热峰值为手段，以降低内表温差及温度应力为目的，最终实现温度裂缝的有效防治，该措施一般是在混凝土浇筑过程或初凝以后便应实施；后期冷却以满足接缝灌浆的温度要求主要目的，通常是在混凝土水化反应基本结束后进行。
4、大体积混凝土温度监测
4.1监测点布置
大体积混凝土温度监测点的布置，以真实反映出混凝土块体的里表温差、降温速度以及环境温度为原则。布置方式如下：
温度监测点的布置范围以所选混凝土块体平面图对称轴线的一半为测温区，在测温区内温度测点呈平面布置。沿混凝土浇筑块体厚度方向，每一点位的测点数不宜少于3个；在基础平面半条对称轴线上，温度监测点位不少宜于4个。
4.2测温要求
（1）混凝土浇筑温度每工作班测试频率不应少于2次；
（2）大体积混凝土内表温差、降温速度以及环境温度的测试，每昼夜不应少于4次；
（3）混凝土上/下表面温度的测试，其位置应以上/下表面以内50mm处为准。
4.3温度测试
大体积混凝土温度测控所用仪器主要为热传感器，采集电压信号，通过计算机适时处理，得到温度数据，并适时储存、显示以及打印，以此为混凝土施工与养护提供参数性指导。也可采用在混凝土中间和表面每隔适当位置预留测温孔，用温度计直接测温的简易方法，但该方法精度较差，操作起来存在诸多不便。
4.4数据分析
及时整理和分析温度测试数据，一般情况下，大体积混凝土内表温差应≤25℃，内部最高温度应≤60℃，混凝土表面与环境温差应≤30℃。当实测发现混凝土温度指标超出允许范围时，应以实际情况为依据及时采用温控措施。
结语
基于以上论述，桩筏基础大体积混凝土施工技术及其温度裂缝的防治为一项系统而复杂的任务，施工过程中只有做好全过程动态控制，方能实现大体积结构性能的有效提升。
参考文献
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[2]商兆光.浅析大体积混凝土结构施工中不同季节的裂缝防治[J].科技资讯，2015（9）：72.
[3]王晗.筏板基础大体积混凝土施工裂缝控制研究[D].大连:大连理工大学土木工程学院，2013．
论文作者:谢鑫
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/26
标签：混凝土论文; 温度论文; 裂缝论文; 应力论文; 体积论文; 水化论文; 温差论文; 《建筑学研究前沿》2018年第27期论文;