談建筑工程大體積混凝土溫度裂縫的控制

孟 慶 君

(山西潞安工程有限公司，山西 長治 046102)

談建筑工程大體積混凝土溫度裂縫的控制

孟 慶 君

(山西潞安工程有限公司，山西 長治 046102)

基于大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生機(jī)理，從原材料與施工方法兩方面，闡述了控制大體積混凝土溫度裂縫的措施，從而確保混凝土結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性。

建筑工程，大體積混凝土，溫度裂縫，原材料

近年來，建筑工程建設(shè)發(fā)展十分迅速，而在一些高層、超高層建筑中大體積混凝土的應(yīng)用也日益增多。基于大體積混凝土的特點(diǎn)，比如體積比較大，厚度比較厚等，在實(shí)際的施工過程中往往存在著一定的技術(shù)難點(diǎn)，如比較容易出現(xiàn)泌水、裂縫等問題，而裂縫的問題尤為常見，困擾著施工技術(shù)人員。因而，有效的控制混凝土的裂縫對保證大體積混凝土的施工質(zhì)量顯得特別重要。本文就因溫度應(yīng)力導(dǎo)致的混凝土裂縫應(yīng)采取的技術(shù)措施做如下論述。

1 大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因

在大體積混凝土澆筑完成以后，在混凝土內(nèi)部，水泥水化作用產(chǎn)生的熱量就使得其內(nèi)部的溫度逐漸升高，一般在3 d～5 d的時(shí)間內(nèi)溫度就達(dá)到最高值。由于大體積混凝土厚度較大，導(dǎo)致其水泥水化過程中產(chǎn)生的熱量很難散發(fā)，致使大體積混凝土內(nèi)部的溫度會(huì)比較高，而混凝土的外部與空氣接觸，散熱較快，這樣混凝土就會(huì)出現(xiàn)較大的內(nèi)外溫差，而在這種溫差作用下，內(nèi)外部就出現(xiàn)了作用力相反的力。

當(dāng)混凝土的內(nèi)外溫差超過25 ℃以后，大體積混凝土的表面就會(huì)出現(xiàn)裂縫。而在混凝土的內(nèi)部溫度逐漸降低以后，基于熱脹冷縮原理，混凝土就會(huì)出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，收縮會(huì)產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，而當(dāng)拉應(yīng)力超過了混凝土自身的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土自然就出現(xiàn)了開裂的現(xiàn)象。

2 大體積混凝土減少溫度裂縫的措施

2.1 原材料控制措施

1)水泥產(chǎn)生的水化熱導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度的上升，所以在配置大體積混凝土?xí)r，盡可能選用低水化熱或中水化熱水泥。水化熱與水泥礦物成分、細(xì)度、摻入的外加劑品種、數(shù)量、水泥品種及混合材料有關(guān)，所以大體積混凝土優(yōu)先選用礦渣硅酸鹽水泥和粉煤類硅酸鹽水泥。另外可以利用混凝土的后期強(qiáng)度(90 d～180 d)以降低水泥用量，水泥用量降低了自然也就減少了水化熱，試驗(yàn)證明每加減10 kg水泥，水化熱產(chǎn)生的溫度會(huì)相應(yīng)增減1 ℃，水化熱與水泥用量成正比。在條件許可的情況下，還可以選用一些收縮性小的或具有微膨脹性的水泥，因?yàn)檫@種水泥在水化過程中的膨脹可產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，而這種預(yù)壓應(yīng)力則會(huì)部分抵消溫度徐變應(yīng)力，減少了混凝土內(nèi)的拉應(yīng)力，提高了混凝土的抗裂能力。

2)在大體積混凝土配制過程中適量摻加粉煤灰。粉煤灰作為工業(yè)廢料，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中，在混凝土中摻加粉煤灰可以代替部分水泥或細(xì)骨料，這樣不僅降低了工程成本、提高了混凝土的和易性以及不透水、氣性、抗硫酸鹽性能和耐化學(xué)侵蝕性能、改善了混凝土的耐高溫性能、減輕顆粒分離和析水現(xiàn)象，還能降低水化熱、減少混凝土的收縮和開裂。

3)在配制大體積混凝土?xí)r選擇級配良好的骨料。骨料在大體積混凝土中所占比例最大，一般可以達(dá)到混凝土絕對體積的80%，因此骨料的選擇就顯得尤為重要。骨料應(yīng)選擇線膨脹系數(shù)小、彈性模量低、表面清潔無浮層、級配良好的骨料。一般粒徑4 mm～40 mm的粗骨料，應(yīng)盡量采用中粗砂，且應(yīng)嚴(yán)格控制砂、石子的含泥量。另外在混凝土中摻加緩凝劑，可以減緩混凝土的凝結(jié)速度，以利于散熱。此外條件允許時(shí)還可以考慮在大體積混凝土中摻加堅(jiān)硬的、沖洗干凈的、規(guī)格為150 mm～300 mm的大塊石，摻加大塊石一方面減少了混凝土總用量，降低了水化熱，另一方面石塊本身也吸收了部分熱量，使水化熱能進(jìn)一步降低，這對減少因水化熱導(dǎo)致的溫度裂縫效果明顯。

4)在配制大體積混凝土?xí)r適當(dāng)加入高效減水劑和引氣劑，這樣可以減少大體積混凝土用水量和膠凝材料的用量，對改善混凝土的工作性能，提高了大體積混凝土的抗裂縫性能起著極為重要的作用。

2.2 施工方法控制措施

1)控制水泥配合比。混凝土原材料除了水泥、水外還包括砂石和外加劑，將所有原材料按照一定比例進(jìn)行混合，均勻拌合后形成混合料。混合料性能是否可以滿足施工要求，各原材料配合比具有重要作用，這樣在進(jìn)行混合料配置前，需要進(jìn)行配合比試驗(yàn)，確定出最佳方案，確保混凝土強(qiáng)度為最佳狀態(tài)。且合適的配合比，還能控制混凝土溫度，使其可以達(dá)到良好的施工狀態(tài)。

2)在混凝土中埋設(shè)冷水管。選擇用內(nèi)徑30 mm且導(dǎo)熱性能良好的鋼管作為冷水管，埋設(shè)時(shí)要求其水平、豎直間距維持在1 m，并且在下層混凝土埋設(shè)一層水管，上層根據(jù)混凝土厚度埋設(shè)水管，每層水管要保持0.9 m間距，在水管內(nèi)部通循環(huán)冷水或冷氣，降溫速度不應(yīng)超過0.5 ℃/h～1.0 ℃/h。另外，為提高溫度控制準(zhǔn)確性，還應(yīng)配置電阻式測溫計(jì)，對承臺(tái)內(nèi)預(yù)定控制點(diǎn)混凝土實(shí)際溫度進(jìn)行測量，將獲取的數(shù)據(jù)作為下一步控制措施實(shí)施的依據(jù)。此外，還應(yīng)注意要加強(qiáng)混凝土的澆灌振搗，提高密實(shí)度。盡量采用兩次振搗技術(shù)，改善了混凝土強(qiáng)度，提高抗裂性。

3)降低入倉溫度。提前對骨料進(jìn)行預(yù)冷處理，如骨料采用堆高的方式處理，并設(shè)置遮陽棚，避免其直接受到陽光照射。同時(shí)，還需要加快混凝土運(yùn)輸與入倉速度，縮短混凝土在環(huán)境中暴露時(shí)間，避免其在運(yùn)輸與澆筑階段溫度回升。另外在泵送混凝土?xí)r，白天要覆蓋保溫材料，延長混凝土溫度回升時(shí)間。

4)表面保溫養(yǎng)護(hù)。在混凝土全部澆筑完成后需要對其進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)，蓄水深度為25 cm，下層養(yǎng)護(hù)時(shí)間為6 d，上層養(yǎng)護(hù)時(shí)間為8 d。其中，所用養(yǎng)護(hù)水應(yīng)為冷卻水管內(nèi)水，控制混凝土表面溫度，且在完成蓄水養(yǎng)護(hù)處理后，還需采取常規(guī)措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

通過從混凝土原材料和施工方法上采取措施，對提高混凝土結(jié)構(gòu)施工效果，減少溫度裂縫產(chǎn)生具有重要意義。

[1] 黃永剛.大體積混凝土溫度監(jiān)測與裂縫控制[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2004.

[2] 劉 飛，李慶軍.大體積混凝土施工中裂縫的預(yù)防措施[J].陜西建筑，2009(8):16-17.

On control over large concrete temperature cracks in architectural projects

Meng Qingjun

(ShanxiLu’anEngineeringCo.,Ltd,Changzhi046102,China)

Based on the formation of the large concrete temperature cracks, and illustrates the measures to control the cracks from the raw materials and construction methods, so as to ensure the safety and durability of the concrete structure.

architectural project, large concrete, temperature crack, raw materials

1009-6825(2017)05-0143-02

2016-12-08

孟慶君(1984- ),男，工程師

TU755

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