大體積混凝土施工的溫度監(jiān)測及裂縫控制措施探討

劉瀚

摘 要：為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的需要，當(dāng)前建筑工程的規(guī)模越來越大，在高層建筑、路橋以及其他基礎(chǔ)設(shè)施中，大體積混凝土被應(yīng)用的越來越廣泛，然而相對于普通混凝土構(gòu)件來說大體積混凝土的施工也更為復(fù)雜，尤其是對溫度裂縫的控制已經(jīng)成為大體積混凝土施工中不可回避的問題。文章介紹了大體積混凝土溫度裂縫的成因，探討在大體積混凝土施工中對溫度的監(jiān)測和相關(guān)裂縫的控制措施。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；裂縫；溫度監(jiān)測；控制

前言

隨著人們對基礎(chǔ)設(shè)施要求的不斷提高，在房屋建筑、橋梁等工程中大體積混凝土的應(yīng)用越來越廣泛，大體積混凝土相對于普通混凝土構(gòu)件來說，施工更為復(fù)雜，同時在施工過程中也更容易產(chǎn)生裂縫，這些裂縫的存在，不但影響建筑物的外觀，而且會對建筑物的安全使用功能和耐久性造成很大的危害，大體積混凝土的裂縫形式很多，其中最常見也是危害最大的當(dāng)屬溫度裂縫，因此，如何在施工過程中控制溫度裂縫已經(jīng)成為當(dāng)前大體積混凝土工程需要重點(diǎn)考慮的問題。

1 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

在大體積混凝土施工過程中，裂縫的主要形式分為溫度裂縫、干縮裂縫等，其中溫度裂縫一般深度更深，如任其發(fā)展可能會成為貫穿裂縫，造成鋼筋的銹蝕和內(nèi)部混凝土的碳化等等，因此對結(jié)構(gòu)的危害更嚴(yán)重，因此文章主要以溫度裂縫作為討論對象。

溫度裂縫出現(xiàn)的原因主要是溫度應(yīng)力的作用結(jié)果，由于混凝土中水泥在水化過程中會釋放出大量的熱，這些熱量在混凝土內(nèi)部積聚，由于大體積混凝土最小尺寸為1m以上，再加上混凝土本身就是熱的不良導(dǎo)體，導(dǎo)致這些積聚的熱量不能夠及時傳遞到外表面，從而散發(fā)到外界環(huán)境中；與此同時，混凝土在澆筑完畢后其外表面由于與外界環(huán)境直接接觸，使得外表面極易與環(huán)境完成熱交換，熱量散發(fā)較快，這樣就使得在大體積混凝土外表面的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于構(gòu)件內(nèi)部的溫度，形成較大的內(nèi)外溫差，由于熱脹冷縮作用，就形成了較大的溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土本身抗拉強(qiáng)度時，就會在有收縮趨勢的外表面形成裂縫，此外，由于拆模造成的溫度陡降也會使混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

2 大體積混凝土溫度的監(jiān)測

由于大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很大程度上受到內(nèi)外溫度差的影響，因此做好內(nèi)外溫度的監(jiān)測對于制定控制裂縫的措施具有十分重要的參考意義。隨著建筑施工信息化的發(fā)展，對大體積混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度監(jiān)測已經(jīng)成為施工過程中必不可少的技術(shù)手段。在大體積混凝土施工中溫度監(jiān)測系統(tǒng)主要由溫度傳感器、信號放大器、轉(zhuǎn)換裝置以及計算機(jī)終端組成，實(shí)際工作中由溫度傳感器采集混凝土內(nèi)部和外表面以及環(huán)境的溫度，將數(shù)據(jù)傳送到終端進(jìn)行分析，建立預(yù)警機(jī)制，當(dāng)內(nèi)外溫差過大或者溫降速率異常時要及時報警。一般來說，溫控的指標(biāo)應(yīng)當(dāng)滿足下列要求：（1）混凝土澆筑后在入模溫度的基礎(chǔ)上溫升數(shù)值不宜大于50℃；（2）混凝土澆注體的內(nèi)外溫差不宜大于25℃；（3）混凝土澆筑提的降溫速率不宜大于2℃；（4）混凝土澆注體外表面與外環(huán)境的溫差不宜大于20℃。當(dāng)溫度監(jiān)測不符合以上規(guī)定時，就要采取相關(guān)措施，以最大程度地防止溫度裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。

3 大體積混凝土裂縫控制措施

對于大體積混凝土溫度裂縫的控制主要是防止溫度應(yīng)力的產(chǎn)生或降低溫度應(yīng)力的作用，因此防治裂縫的主要思路在于控制好各項溫度參數(shù)，如溫升、內(nèi)外溫差、溫度降低速率等。

3.1 控制混凝土入模后的溫升

混凝土在澆筑完畢后由于水泥水化熱產(chǎn)生的熱量是導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差過大的主要原因，因此控制混凝土入模后的溫升對于防止溫度裂縫的產(chǎn)生具有至關(guān)重要的作用。是實(shí)際施工過程中可采取的措施包括：（1）在材料上，優(yōu)選低水化熱的水泥，如礦渣水泥、火山灰水泥等，研究表明，使用相同強(qiáng)度等級的礦渣水泥與硅酸鹽水泥相比水化熱可降低30%左右；同時，要降低混凝土的入模溫度，主要是降低骨料的初始溫度，因此對于砂石等骨料應(yīng)當(dāng)避免陽光暴曬，在攪拌前應(yīng)當(dāng)用冷水沖洗充分降溫，也可采取在攪拌混凝土?xí)r向攪拌機(jī)內(nèi)添加冰屑的方式來降低混凝土初始溫度。（2）在設(shè)計時充分考慮和利用混凝土的后期強(qiáng)度，如用f45替代f28作為混凝土的設(shè)計強(qiáng)度，可有效減少水泥的用量，從而降低由于水泥水化導(dǎo)致產(chǎn)生的水化熱。（3）在混凝土中摻入適宜的摻合料和外加劑，可顯著改善混凝土的性能，降低水化熱的產(chǎn)生。如摻入適量的粉煤灰來部分替代水泥，或者通過摻入減水劑的方式，可在很大程度上減少水泥的用量，因此有效減少水化熱。（4）可通過在大體積混凝土中埋置一定數(shù)量的循環(huán)水管道的方式，將水泥水化產(chǎn)生的熱量通過循環(huán)水完成熱交換，從而降低混凝土構(gòu)件內(nèi)外的溫度差。

3.2 控制混凝土外表面的降溫速率

控制大體積混凝土內(nèi)溫度應(yīng)力，除了控制內(nèi)部溫升外，還可通過延緩?fù)獗砻娴臏亟邓俾蕘韺?shí)現(xiàn)，主要措施是在混凝土澆筑完畢后對其進(jìn)行及時的保溫保濕養(yǎng)護(hù)，常見的有在混凝土表面覆蓋草墊、塑料膜、養(yǎng)護(hù)液等方式，使混凝土外表面盡量與外界環(huán)境隔絕，延緩二者熱交換的速率，并在預(yù)定養(yǎng)護(hù)完畢后的相當(dāng)長一段時間內(nèi)繼續(xù)堅持保溫養(yǎng)護(hù)，以此來避免溫度裂縫的產(chǎn)生以及擴(kuò)展。

3.3 改善混凝土構(gòu)件力學(xué)性能

第一，在混凝土結(jié)構(gòu)中，一些應(yīng)力集中部位如轉(zhuǎn)角處、結(jié)構(gòu)孔洞處以及截面變化處極易成為薄弱環(huán)節(jié)，在溫度應(yīng)力的作用下極易產(chǎn)生裂縫，因此應(yīng)當(dāng)在設(shè)計時在這樣的部位適當(dāng)設(shè)置緩沖層，合理配置構(gòu)造鋼筋、溫度鋼筋等，以抵抗溫度應(yīng)力的作用；第二，通過設(shè)置后澆帶、分段澆筑的方式將超大體積混凝土分割成若干部分，使每一部分充分收縮后再澆筑后澆帶，可有效防止裂縫的產(chǎn)生。第三，通過添加微膨脹劑的方式，改善混凝土內(nèi)部邊界條件，抵抗由于混凝土表面收縮。此外，通過采用砂漿裹石工藝以及二次振搗工藝可有效提高混凝土的抗壓強(qiáng)度值以及抗拉伸極限值，因此增加大體積混凝土抗裂能力。

4 結(jié)束語

綜上所述，內(nèi)外溫差過大以及表面與環(huán)境溫差過大是導(dǎo)致大體積混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力產(chǎn)生的最主要原因，因此在實(shí)際工作中要根據(jù)大體積混凝土的特點(diǎn)對溫度裂縫產(chǎn)生進(jìn)行預(yù)防，并應(yīng)當(dāng)做好對混凝土各項溫度指標(biāo)的監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)制定切實(shí)可行的措施，防止裂縫產(chǎn)生或者防止已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫進(jìn)一步發(fā)展，以保證大體積混凝土安全使用性能的實(shí)現(xiàn)。

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