建筑工程大体积混凝土施工温控技术研究

引言

在现代建筑工程中，大体积混凝土广泛应用于基础承台、大坝、高层建筑地下室等结构。这类混凝土构件因截面尺寸大、水泥用量高，在浇筑后水泥水化反应释放大量热量，导致内部温度急剧升高。当混凝土内部与表面温差超过限值时，热胀冷缩产生的温度应力极易引发裂缝，严重影响结构的承载能力与耐久性。统计数据显示，温度裂缝在大体积混凝土施工质量问题中占比超过 60% ，成为工程界亟待解决的技术难题。温控技术通过对混凝土温度场的精准调控，可有效降低温度应力，保障结构安全。目前，虽然已有多种温控措施应用于工程实践，但不同项目在温控方案设计、技术实施与效果评估上仍存在显著差异。因此，深入研究温控技术的作用机理与优化路径，对提升建筑工程质量具有重要意义。

一、大体积混凝土温度裂缝形成机理

（一）水化热产生与温度场演变

大体积混凝土浇筑后，水泥水化反应持续释放热量，使混凝土内部温度在浇筑后24-72 小时内达到峰值。热量在混凝土内部积聚难以快速散发，导致内部温度远高于表面温度，形成非线性温度梯度。随着水化反应减弱，内部温度逐渐下降，而表面混凝土因与环境热交换散热较快，由此产生“ 内胀外缩” 的不均匀变形。这种变形受到混凝土自身约束与地基约束的双重作用，当温度应力超过混凝土抗拉强度时，裂缝便会萌生与扩展。温度场的演变过程不仅受水泥品种、水胶比等材料因素影响，也与环境温度、浇筑厚度等施工条件密切相关。

（二）温度应力与裂缝发展规律

温度应力的产生与混凝土的弹性模量、线膨胀系数及温度差直接相关。早期混凝土强度较低，弹性模量随龄期增长而提高，在此过程中，若温度差持续扩大，温度应力可能超过混凝土的抗拉强度，导致裂缝产生。裂缝的发展通常从表面向内部延伸，初期表现为细微裂纹，若未及时控制，可能扩展为贯穿性裂缝，破坏结构的整体性与防水性能。此外，混凝土收缩变形与温度变形叠加，进一步加剧了裂缝产生的风险，形成温度-收缩裂缝的复合破坏效应。

二、温控技术的核心控制环节

（一）原材料选择与配合比优化

温控技术的源头控制在于合理选择原材料与优化配合比。水泥作为水化热的主要来源，应优先选用低热或中热硅酸盐水泥，通过减少单位体积水泥用量降低水化热总量。掺合料的合理应用可显著改善混凝土性能，如粉煤灰、矿渣粉等活性掺合料不仅能替代部分水泥，还可延缓水化反应速率，降低早期水化热峰值。骨料级配的优化同样关键，采用连续级配的粗骨料与细度模数适中的细骨料，可减少水泥浆体用量，降低混凝土的收缩与温升。此外，添加缓凝型减水剂可延长混凝土凝结时间，为温控施工创造有利条件。

（二）浇筑工艺与分层分块设计

大体积混凝土的浇筑工艺直接影响温度场分布。分层浇筑可减小单次浇筑厚度，加速内部热量散发，降低温度积聚效应；分块浇筑则通过设置施工缝，释放混凝土收缩应力，避免裂缝集中发展。在浇筑顺序上，采用“ 斜面分层、薄层浇筑、循序渐进、一次到顶” 的方法，可确保混凝土在初凝前完成覆盖，避免出现冷缝。同时，控制浇筑速度与层间间隔时间，使下层混凝土在尚未完全硬化时与上层混凝土结合，增强结构整体性。此外，预埋冷却水管也是常用的温控手段，通过循环冷却水带走内部热量，降低混凝土内部温度峰值。

（三）养护措施与温度监测

养护阶段的温控是预防裂缝的关键环节。保温养护通过覆盖棉被、塑料薄膜等保温材料，减缓混凝土表面散热速度，缩小内外温差；保湿养护则防止混凝土表面失水干缩，避免因收缩应力引发裂缝。温度监测系统实时采集混凝土内部与表面温度数据，为温控决策提供依据。通过建立温度-时间曲线，动态调整养护措施，确保混凝土内部与表面温差控制在规范限值内（一般不超过 25^∘C ）。当温差接近临界值时，可采取增加保温层厚度、调整冷却水流量等措施，实现温度场的精准调控。

三、温控技术的创新与发展趋势

（一）智能化温控技术的应用

随着物联网与传感器技术的发展，智能化温控系统逐渐成为研究热点。分布式光纤测温技术通过在混凝土内部预埋光纤传感器，实现温度场的连续、实时监测，克服了传统点式测温的局限性。基于大数据分析的温控决策系统，可根据历史数据与实时监测结果，预测温度变化趋势并自动调整温控方案，提升温控效率与精准度。此外，智能养护设备如自动喷淋系统、智能保温膜等，可根据环境温湿度自动调节养护参数，实现养护过程的自动化与精细化。

（二）绿色温控技术的探索

绿色施工理念推动温控技术向环保方向发展。采用工业固废制备低热水泥、利用太阳能替代传统加热设备进行养护，可减少温控过程中的能源消耗与碳排放。新型相变储能材料的应用为温控提供新思路，该材料在混凝土内部发生相变时吸收或释放热量，可有效缓冲温度波动，降低温控能耗。此外，通过优化施工组织设计，缩短温控周期，也是实现绿色温控的重要途径。

四、温控技术应用的挑战与对策

（一）复杂环境下的温控难题

在高温、严寒或高湿度环境中，温控技术的实施面临更大挑战。高温环境下，混凝土水化反应加速，内部温升更快，需采取更严格的降温措施；严寒环境中，混凝土早期强度增长缓慢，易受冻害影响，需加强保温与防冻措施。此外，复杂地质条件下的大体积混凝土施工，如深基坑、水下浇筑等，对温控技术提出更高要求。针对这些问题，需结合环境特点制定专项温控方案，采用复合温控技术保障施工安全。

（二）多因素协同控制的优化策略

温控效果受材料、工艺、环境等多因素影响，需建立系统化的协同控制体系。通过数值模拟技术对温度场、应力场进行仿真分析，提前预判温控风险并优化方案；加强施工过程管理，严格控制各环节参数，确保温控措施落实到位；建立多方参与的温控管理机制，整合设计、施工、监测等单位资源，形成温控技术应用的合力。

结语

大体积混凝土施工温控技术是保障建筑工程质量的核心环节。通过对温度裂缝形成机理的深入研究，结合材料、工艺与养护等多环节的技术创新，可有效降低温度应力，提升混凝土结构的耐久性。随着智能化、绿色化技术的发展，温控技术将向精准化、高效化方向迈进。未来，需进一步加强温控技术的理论研究与实践创新，完善温控标准体系，为建筑工程的高质量发展提供技术支撑。

参考文献

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