淺談水利工程中大體積混凝土溫控措施的選擇

摘 要：水利工程中常用到大體積混凝土，如混凝土壩，閘墩，底板等，在施工過程中，混凝土?xí)S著拌合、運(yùn)輸、澆筑以及后期的強(qiáng)度增長(zhǎng)而不斷的發(fā)生溫度變化，同時(shí)水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超過25℃，如果溫控措施不到位，就會(huì)產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力，從而使混凝土出現(xiàn)溫度裂縫，這也是水工建筑物產(chǎn)生裂縫的主要原因。裂縫的出現(xiàn)不但影響了水工建筑物本身的正常使用和耐久性，更威脅著部分百姓的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此，必須要合理選擇大體積混凝土的溫度控制措施，減小溫度應(yīng)力，避免出現(xiàn)過大的溫度裂縫。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；溫度控制

1 大體積混凝土的特點(diǎn)

所謂大體積混凝土，是指最小斷面尺寸大于1m以上的混凝土結(jié)構(gòu)，其尺寸已經(jīng)大到必須采用相應(yīng)的技術(shù)措施妥善處理溫度差值。大體積混凝土與普通混凝土的區(qū)別表面上看是厚度不同，但實(shí)質(zhì)上的差別是由于混凝土中水泥水化要產(chǎn)生熱量，大體積混凝土內(nèi)部的熱量不如表面的熱量散失快，造成內(nèi)外溫差過大，其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力可能會(huì)使混凝土開裂。因此判斷是否屬于大體積混凝土既要考慮厚度這一因素，又要考慮水泥品種、強(qiáng)度等級(jí)、每立方米水泥用量等因素，比較準(zhǔn)確的方法是通過計(jì)算水泥水化熱所引起的混凝土的溫升值與環(huán)境溫度的差值大小來判別，一般來說，當(dāng)其差值小于25℃時(shí)，其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力將會(huì)小于混凝土本身的抗拉強(qiáng)度，不會(huì)造成混凝土的開裂，當(dāng)差值大于25℃時(shí)，其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力有可能大于混凝土本身的抗拉強(qiáng)度，造成混凝土的開裂，此時(shí)就可判定該混凝土屬大體積混凝土。合理解決溫度應(yīng)力并控制裂縫開展的混凝土結(jié)構(gòu)。在水利工程中最常見的就是混凝土重力壩。

大體積混凝土的特點(diǎn)主要是混凝土用量大，結(jié)構(gòu)厚實(shí)，施工技術(shù)要求高，工程施工條件復(fù)雜，水泥水化熱較大（一般超過25℃），易使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生溫度變形。大體積混凝土除了對(duì)最小截面的尺寸和內(nèi)外溫度有一定的規(guī)定外，對(duì)平面尺寸也有一定限制。如果平面尺寸過大，約束作用所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也越大，另外，它的表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快。因此，如果溫度控制措施不到位，溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度極限值時(shí)，則易產(chǎn)生裂縫。

2 選擇合理的溫控措施

2.1 降低水泥水化熱

水泥在水化過程中會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量的水化熱，是大體積砼內(nèi)部熱量的主要來源。由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失，使混凝土內(nèi)部的溫度升高。因此，我們要從源頭出發(fā)，減少水化熱。常用的方法有：選用低水化熱或中水化熱的水泥品種配制混凝土，如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥等；使用粗骨料，盡量選用粒徑較大、級(jí)配良好的粗細(xì)骨料；在厚大無筋或少筋的大體積混凝土中，摻加總量不超過20%的大石塊，減少混凝土的用量，以達(dá)到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的；控制砂石含泥量；摻加粉煤灰等摻合料或摻加相應(yīng)的減水劑、緩凝劑，改善和易性、降低水灰比，以達(dá)到減少水泥用量、降低水化熱的目的。

2.2 降低入倉溫度

（1）預(yù)冷骨料：可以用噴水霧的方法進(jìn)行骨料預(yù)冷，降溫效果不錯(cuò)，但要注意設(shè)置排水措施，使骨料含水量保持相對(duì)穩(wěn)定，但不能對(duì)水泥等膠凝材料進(jìn)行預(yù)冷處理。

（2）在混凝土拌合過程中，加冰攪拌或者假如冷水?dāng)嚢瑁臏乜刂圃?℃～10℃時(shí)，其降溫效果更為顯著。

（3）夏季施工時(shí)，在混凝土運(yùn)輸過程中，為防止太陽的直接照射，要進(jìn)行遮陽處理，可要求商品砼供應(yīng)商在砂、石堆場(chǎng)搭設(shè)簡(jiǎn)易遮陽裝置，必要時(shí)向骨料噴射水霧或使用前作淋水沖洗。另外，調(diào)整澆筑時(shí)間為以夜間澆筑為主，少在白天進(jìn)行，以免因暴曬而影響質(zhì)量。

2.3 合理摻入外加劑

摻加相應(yīng)的緩凝型減水劑，如木質(zhì)素磺酸鈣，不僅可以改善混凝土品質(zhì)，而且，從化學(xué)成分上看，木質(zhì)素磺酸鈣屬陰離子表面活性劑，表面有大量的活性陰離子，可以對(duì)水泥顆粒產(chǎn)生很好的分散作用 ，且可以使水的表面張力降低從而起到加氣的作用。因此，摻入水泥重量0.25%的木質(zhì)素磺酸鈣外加劑，可以減少 10%左右的拌和水，節(jié)約10%左右的水泥，從而降低了水化熱。

2.4 增加散熱

可以再混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)埋冷水管，或者在混凝土入模時(shí)，采取措施改善和加強(qiáng)模內(nèi)的通風(fēng)，從而加速混凝土中熱量的散發(fā)，另外要合理安排澆筑時(shí)間，可充分利用低溫季節(jié)和夜間進(jìn)行澆筑，以降低澆筑溫度，不僅減少溫控費(fèi)用，而且增加了混凝土的散熱。

2.5 充分利用混凝土的后期強(qiáng)度

減少每立方米混凝土中的水泥用量，由實(shí)驗(yàn)可知，每增減10kg 水泥用量，其產(chǎn)生的水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升降1℃。因此，為了控制混凝土溫度，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可采用f 45、f 60等代替常用的 f 28作為設(shè)計(jì)時(shí)的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，這樣充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，可以使水泥用量大幅減少，混凝土的水化熱溫升也隨之大幅降低。

3 加強(qiáng)后期保溫養(yǎng)護(hù)

所謂保溫法，就會(huì)混凝土澆筑成型后，通過保溫材料、碘鎢燈或定時(shí)噴澆熱水、蓄存熱水等辦法，提高砼表面及四周散熱面的溫度，從結(jié)構(gòu)物的外部進(jìn)行溫度控制。保溫法基本原理是利用砼的初始溫度加上水泥水化熱的溫升，在緩慢的散熱過程中（通過人為控制），使砼獲得必要的強(qiáng)度，大體積混凝土澆筑后，對(duì)混凝土進(jìn)行保濕和保溫養(yǎng)護(hù)是重要的，它可延緩混凝土內(nèi)部水化熱的降溫速率，縮小混凝土中心和混凝土表面的溫差值，從而可控制混凝土的裂縫開展。

4 結(jié)語

混凝土的溫度控制措施可以很好的防治溫度裂縫的產(chǎn)生，不僅可以增強(qiáng)混凝土的質(zhì)量和強(qiáng)度從而保證它的正常使用功能，而且對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性也有很好的影響，因此，選擇合理的溫控措施是極其有必要的。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

李奇（1990—），男，漢族，河南焦作人，現(xiàn)為鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院2010級(jí)水利水電工程專業(yè)本科生。