在大体积混凝土浇筑施工中，混凝土在水化过程中需要释放大量的热量，导致混凝土内部温度升高，外界空气温度较低时，会形成内外温度差，当温差大于25 ℃时，混凝土变形受到约束，可能会出现温度裂纹[1]。史雨安等[2]通过现场监测和有限元数值模拟，分析某高速铁路桥大体积混凝土承台水化热效应。结果表明，通过合理设置冷却管布设参数及冷却水参数，有利于降低承台混凝土中心温度，采用合理的工程措施可以有效地避免大体积混凝土承台在浇筑过程中温度裂缝的产生。王琼等[3]对梁式承台大体积混凝土施工中温度场进行了现场实测和有限元数值模拟，根据现场实测数据和有限元数值模拟的结果，结合现场施工实际提出了工程措施。贾六亿等[4]采用有限元数值模拟方法，分析了某省立医院放疗科大体积防辐射混凝土施工过程，研究了不同施工参数对大体积混凝土温度场的影响并总结了相应的规律，在此基础上优化了大型混凝土浇筑施工参数，有效控制了温度裂纹。李鸿盛等[5]研发了混凝土水化热抑制剂，分析了粉煤灰掺量和水化热抑制剂掺量对大体积混凝土温缩变形性能的影响，并给出了大体积混凝土中粉煤灰和混凝土水化热抑制剂的最佳掺量。王福兴[6]对预应力混凝土连续箱梁二次浇筑过程中混凝土水化热和应变进行了连续监测，分析了混凝土施工过程中箱梁温度的变化规律，确定了箱梁在二次浇筑中容易早期开裂的位置，并提出通过预应力钢束分阶段张拉的方式，实现抑制现浇混凝土连续梁早期开裂的可行性。李东等[7]从混凝土胶凝材料水化反应机制出发，基于实验数据提出了一种混凝土水化放热模型，该模型考虑了粉煤灰掺入的影响，可以准确计算大体积混凝土的水化放热和温升过程，为大体积混凝土施工设计提供依据。李仁强等[8]以龙游县景观云桥异形桥墩为背景，采用有限元数值模拟了异形结构内部温度场和应力场的变化并总结其规律，在此基础上提出了控制大体积混凝土温度场的工程技术措施，并验证了防止异形混凝土结构开裂设计方法的合理性。大量文献研究大体积混凝土施工中温度场问题，但大部分研究偏重数值模拟，对已经发生开裂的墙体的原因分析偏少。因此，本文针对温度骤降作用下某地下室墙体，通过理论分析墙体开裂的原因，并提出相应的防止开裂的施工技术措施。1混凝土墙温度分布1.1工程工况某高层建筑地下室为3层，地下室承重墙为现浇混凝土施工，墙体厚度为0.6 m，施工期为4月份，混凝土浇筑过程中外界平均气温20 ℃，浇筑7 d后拆模，后遭遇寒冷，平均气温降低7 ℃，外界平均气温由20 ℃降至13 ℃，混凝土墙体出现了竖向裂纹，考虑到该墙为重要的承重墙，因此需要分析混凝土墙面裂纹的形成原因。1.2墙体温度分布根据混凝土水化热的相关理论，有限厚度混凝土的升温计算公式为：Tmt=mcQCρ1-e-mtξt （1）式中：t——混凝土龄期（d）；mc——系数，参照《大体积混凝土施工标准》（GB 50496—2018）取值；Q——单位质量水泥28日水化热（kJ/kg），取值为319 kJ/kg；ξt——考虑有限板厚度的混凝土降温系数；C——混凝土的比热［kJ/（kg·K）］，取0.97 kJ/（kg·K）；ρ——混凝土的密度（kg/m3），取2 400 kg/m3。墙体在浇筑混凝土后双面散热，因此混凝土墙在水化硬化过程中，混凝土墙面温度不断向外界散热，导致混凝土墙体温度的空间分布规律为混凝土墙体中间温度较高，墙体的两侧温度较低，呈对称分布。墙体温度分布如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.034.F001图1墙体温度变化图1中虚线表示墙，灰色粗线表示温度分布，x零点在墙的中心位置，混凝土墙中心温度最高，将墙体温度分布假设为抛物线分布，墙体温度分布规律为：Td=T0+Tm1-d2D2 （2）式中：d——以墙中心为原点沿墙厚方向的位置；Td——墙体d点位置温度（℃）；D——1/2墙体厚度；T0——外界温度（℃）；Tm——混凝土墙中心最大温升（℃）。2墙体的应力分布2.1温度应力根据图1中墙体的温度分布，结合式（2），墙体内外部温度差导致墙体沿着厚度方向应力可采用两步进行计算，墙体不变形时对应的内部应力为：σ1d=-E1-μαTm1-x2D2 （3）式中：E——弹性模量（MPa）；μ——泊松比；α——热膨胀系数。墙体平均伸长引起的应力计算公式为：σ2d=E1-μα2D∫-DDTm1-x2D2dx （4）σ2d=23E1-μαTm （5）混凝土墙内温度应力计算公式为：σT=σ1d+σ2d=E1-μαTmx2D2-13 （6）2.2收缩应力根据相应规范，混凝土收缩变形计算公式为：εt=3.24×10-41-e-0.01tM1M2⋯Mn （7）式中：M1、M2、⋯、Mn——考虑各种非标准条件的修正系数，取值参照《大体积混凝土施工标准》（GB 50496—2018）。在混凝土收缩时，由于混凝土表面的收缩需要大于其内部收缩速度，在此为了简化，假设混凝土墙的收缩分布规律也满足抛物线分布，收缩应力计算公式为：σs=Eεt1-μx2D2-13 （8）2.3墙体开裂分析考虑到混凝土的松弛效应，墙体的应力分布由式（8）转变为：σ=EtHτ,t1-μεt+αTmtx2D2-13 （9）式中：Et——混凝土不同龄期的弹性模量；Ht——混凝土不同龄期的松弛系数。根据该混凝土墙体施工实际，混凝土墙体在7 d时拆模，随后遭遇气温骤降，由原来的20 ℃降至13 ℃，根据式（9）可以计算出混凝土墙体施工过程中总拉应力随混凝土龄期的变化规律。混凝土内部应力随混凝土龄期变化如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.034.F002图2混凝土内部应力随混凝土龄期变化由图2可知，第7 d拆模后，由于气温骤降，出现了混凝土应力大于混凝土抗拉强度的现象，可能导致了混凝土的开裂。混凝土防裂安全系数计算公式为：K=fctt/σt （10）式中：σt——拉应力；fctt——混凝土各龄期的抗拉强度。混凝土防裂安全系数随混凝土龄期变化如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.034.F003图3混凝土防裂安全系数随混凝土龄期变化由图3可知，第7 d拆模后，由于气温骤降，混凝土防裂安全系数小于1，根据《大体积混凝土施工标准》（GB 50496—2018）规定，混凝土防裂安全系数应不小于1.15，因此可以判断混凝土已经发生开裂。综合图2和图3可知，混凝土开裂的拉应力主要是混凝土内外温度差引起，根据图1的应力分布规律可知，墙体的竖直面两侧均存在散热，而墙体厚度不大，在外界气温骤然下降情况下，短时间内容易形成较大的温差，从而产生竖向墙体裂纹。3减少混凝土温度裂纹的措施不同混凝土结构产生温度裂纹情况不同。本研究中混凝土墙体开裂主要预防措施是降低混凝土墙体的内外温度差，避免产生温度裂纹，根据本文的理论分析，结合相应的施工实践。可采用相应的技术措施。尽量使用低热量的混凝土：低热量混凝土在水化反应中产生的热量较低，可以通过调整混凝土的配合比、使用掺合料以及选择合适的水胶比来制作低热量的混凝土。降低混凝土的浇筑温度：在炎热天气下，可以使用冷水混合或添加冰块等方式降低混凝土的浇筑温度，有助于减小混凝土的初始温度上升幅度，减小混凝土构件内外的温度差，从而降低裂纹风险。控制浇筑速度：过快的混凝土浇筑速度会导致较高的温度梯度和应力集中，增加温度裂纹的发生风险，因此应适当控制浇筑速度，确保混凝土均匀流动并填充模具。加强湿养护：在混凝土初凝后，使用湿布或喷雾器保持混凝土湿润，采用湿养护有助于减少混凝土内部和外部温度差异，降低混凝土干缩速度，有助于降低温度裂纹的风险。合理的施工计划：制定合理的施工计划，考虑气象条件和温度波动，以便在适当的时间进行混凝土浇筑，避免在极端天气条件下进行浇筑。在混凝土养护过程中，遭遇天气温度骤变时要注意保温，避免较大的温度差诱发温度裂纹。监测和控制温度：使用温度传感器监测混凝土的温度变化，采取必要的措施控制内外温度差，如加热或冷却系统，保证混凝土内外温度差保持在一定范围内。4结语以某建筑地下室墙混凝土施工为例，分析了混凝土墙开裂的原因，并提出了减少混凝土温度裂纹的措施。采用理论推导了混凝土墙浇筑后墙的温度分布规律，考虑混凝土的收缩和松弛效应的影响，得出了温度骤降下混凝土墙拉应力随龄期的变化规律。分析结果表明，混凝土墙浇筑7 d后拆模，遭遇气温骤降会导致混凝土内外温差增大，使混凝土拉应力增加，混凝土应力大于混凝土的抗拉强度，诱发混凝土墙出现竖向表面裂纹，导致混凝土墙开裂。本文提出了采用使用低热量混凝土、降低混凝土浇筑温度、控制浇筑速度、合理的施工计划、监测和控制温度等一系列的混凝土温度裂纹控制措施，为类似工程提供参考。