大體積混凝土溫度裂縫施工技術措施

摘要：在大體積混凝土施工時， 由于材料特性，水泥的水化熱， 使混凝土結構的溫度增高， 從而導致混凝土結構出現溫度裂縫。因此，控制混凝土硬化時產生的熱量及的溫度， 進而采取相應的技術措施， 是保證大體積混凝土結構安全非常重要的措施。

關鍵詞：大體積混凝土 溫度裂縫 技術 措施

一、裂縫原因分析

大體積混凝土產生結構裂縫的主要影響因素有收縮裂縫、溫差裂縫和材料裂縫。

混凝土的收縮引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮就越大。

混凝土內外部溫差過大會產生裂縫，主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大，特別是大體積混凝土更易發生此類裂縫。

二、裂縫控制的理論計算

某市環城高架路橋墩工程，該橋墩直徑1.2m，混凝土及其原材料各種原始數據及參數為:C30混凝土采用P.S32.5 礦渣硅酸鹽水泥，其配合比為: 水: 水泥: 砂: 石子:粉煤灰( 單位kg) =158: 298: 707: 1204: 68，砂石含水率分別為3%、0%，混凝土容重為2 440kg/m3。各種材料的溫度及環境氣溫: 水18℃， 砂、石子23℃， 水泥25℃， 粉煤灰25℃， 環境氣溫20℃。

1.混凝土溫度計算

( 1) 混凝土拌和溫度計算: 公式T0=∑TimiCi/∑miCi 可轉換為:

T0=[0.9(mcTc+msTs+mgTg+mfTf)+4.2Tw(mw-Psms- Pgmg)+C1(PsmsTs +PgmgTg)-C2(Psms+Pgmg)]÷[4.2mw+0.9(mc+ms+mg+mf) ]

式中: T0 為混凝土拌和溫度; mw、mc、ms、mg、mf—水、水泥、砂、石子、粉煤灰單位用量( kg) ;Tw、Tc、Ts、Tg、Tf—水、水泥、砂、石子、煤灰的溫度(℃)；Ps、Pg—砂、石含水率(%)；C1、C2—水的比熱容(KJ/Kg·K) 及溶解熱(KJ/Kg) 。

當骨料溫度>0℃時， C1=4.2， C2=0; 反之C1=2.1， C2=335。

本實例中的混凝土拌和溫度為:

T0=[0.9 ( 298×25+707×23+1204×23+68×25) +4.2×18 ( 158- 707×3%) +4.2×3%×707×23]÷

[4.2×158+0.9( 298+707+1204+68) ]=21.02℃。

(2) 混凝土出機溫度計算: 按公式T1=T0- 0.16(T0-Ti)式中: T1—混凝土出機溫度(℃) ; T0—混凝土拌和溫度(℃) ; Ti—混凝土攪拌棚內溫度(℃) 。

本例中， T1=21.02- 0.16×( 21.02- 25) =21.7℃。

(3) 混凝土澆筑溫度計算: 按公式TJ=T1- (α·τn+0.032n)·(T1-TQ)

α—溫度損失系數( /h)本例中， 若τn取1/3， n 取1， α取0.25，則:

TJ=21.7- (0.25×1/3+0.032×1) ×( 21.7-25) =22.1℃( 低于30℃)

混凝土的絕熱溫升計算 Th=W0·Q0/(C·ρ)

Th=( 298×334) /( 0.97×2440) =42.1℃3.3 混凝土內部實際溫度計算

Tm=TJ+ξ·Th

2.混凝土表面溫度計算

Tb(τ)=Tq+4h’(H- h’) ΔT(τ)/H2式中: Tb(τ)—齡期τ時混凝土表面溫度( ℃) ; Tq—齡期τ時的大氣溫度( ℃) ; H—混凝土結構的計算厚度(m) 。

β—模板及保溫層傳熱系數(W/m2·K):

ΔT(τ)—齡期τ時，混凝土中心溫度與外界氣溫之差(℃):

ΔT(τ)=Tm(τ)- Tq，

若保護層厚度取0.04m， 混凝土灌注高度為7m， 則:

β=1/(0.003/58+0.04/0.06+1/23)=1.41h’=K·λ/β=0.666×2.33/1.41=1.1H=h+2h’=7.0+2×1.1=9.2(m)若Tq 取20℃， 則:

ΔT(3)=51.7- 20=31.7℃

ΔT(7)=50.9- 20=30.9℃

ΔT(14)=44.3- 20=24.3℃

ΔT(21)=35.9- 20=15.9℃

則: Tb(3)=20+4×1.1(9.2-1.1)×31.7/9.22=33.3℃

Tb (7)=20+4×1.1 (9.2-1.1)×30.9/9.22=33.0℃

Tb (14)=20+4×1.1 (9.2-1.1)×24.3/9.22=30.2℃

Tb (21)=20+4×1.1 (9.2-1.1)×15.9/9.22=26.7℃

三、施工技術措施

降低水泥水化熱。選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥配制混凝土，精心設計混凝土配合比，采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術，減少水泥用量，以達到降低水化熱的目的；選用適宜的骨料，施工中根據現場條件盡量選用粒徑較大，級配良好的粗骨料；選用中粗砂，改善混凝土的和易性。

加強施工中的溫度控制。在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養護，以使混凝土緩緩降溫。夏季應避免暴曬，注意保濕；冬季應采取措施保溫覆蓋，以免發生急劇的溫度梯度變化。使混凝土的溫度梯度和濕度不致過大，以有效控制有害裂縫的出現。

提高混凝土的抗拉強度。砂石含泥量過大，不僅增加混凝土的收縮，而且降低混凝土的抗拉強度，對混凝土的抗裂十分不利，因此在混凝土拌制時必須嚴格控制砂石的含泥量，將石子含泥量控制在1%以下，中砂含泥量控制在2%以下。改善混凝土施工工藝可采用二次投料法、二次振搗法，在大體積混凝土基礎表面及內部設置必要的溫度配筋，以改善應力分布，防止裂縫的出現。