大體積混凝土施工的溫度裂縫控制分析

劉聯(lián)清

摘 要：近年來，我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，大體積混凝土施工在土木工程建設(shè)中的應(yīng)用逐漸廣泛，越來越多的橋梁及高層建筑施工都離不開大體積混凝土。在大體積混凝土施工過程中，水泥釋放的水化熱會引起混凝土內(nèi)部溫度的升高，混凝土?xí)a(chǎn)生明顯的拉應(yīng)力造成裂縫。文章針對大體積混凝土施工中出現(xiàn)溫度裂縫的原因進行分析，并對溫度裂縫控制措施進行研究，以便相關(guān)人員參考借鑒。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土 溫度裂縫 施工 控制

中圖分類號：TU755 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（c）-0069-02

近年來，工程領(lǐng)域?qū)τ诖篌w積混凝土施工中結(jié)構(gòu)裂縫控制方面進行了大量的研究，并取得了較為顯著的成績，在大體積混凝土水化熱產(chǎn)生的溫度以及應(yīng)力的定性定量分析均有較深入的研究。就我國工程施工現(xiàn)狀而言，目前我國大部分的大體積混凝土工程的設(shè)備相對落后，檢測效率與準(zhǔn)確率較低，而且對于應(yīng)力計算方面的計算軟件不夠完善，一般都是依靠施工人員的施工經(jīng)驗進行溫控方案制定，因此，需要針對大體積混凝土溫度裂縫監(jiān)測、預(yù)測、控制等技術(shù)及產(chǎn)品進行研究。

1 大體積混凝土

目前大體積混凝土并沒有統(tǒng)一的定義，各國對于其的定義有所差異。美國混凝土協(xié)會僅僅對大體積混凝土進行了定性描述，指出“體積大到必須能夠?qū)λ嗟乃療峒捌渌鶐淼捏w積相應(yīng)變化采取措施，能盡量減少開裂變形的一類混凝土”。國內(nèi)對于大體積混凝土的定義主要是基于相關(guān)規(guī)范，如2009年《大體積混凝土施工規(guī)范》及2011年《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》中對于大體積混凝土的定義就有所區(qū)別，目前《大體積混凝土施工規(guī)范》中對于大體積混凝土的定義為更多的學(xué)者所接受，其中指出“混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小幾何尺寸不小于1 m的大體積混凝土”。

2 大體積混凝土施工中的溫度裂縫產(chǎn)生原因

2.1 溫度影響

（1）氣候影響。隨著外界氣溫的升高，混凝土中心結(jié)構(gòu)溫度隨之提高，進而增加混凝土內(nèi)部的作用力，使得混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。按照相關(guān)的施工規(guī)定要求，大體積混凝土在施工以及澆筑時應(yīng)當(dāng)在外部溫度較低時進行，而且需要將混凝土的澆筑溫度控制在28 ℃以內(nèi)。另外，在大體積混凝土施工過程中，如果遇到惡劣的天氣條件如大風(fēng)或者強冷空氣等，也會造成混凝土表面溫度迅速下降、混凝土表面開裂。

（2）內(nèi)部溫差影響。大體積混凝土在溫度變化時，內(nèi)部的溫度變化不平衡。我們一般將混凝土內(nèi)部同一點的不同時間的溫度差值定義為內(nèi)部溫差。大體積混凝土在施工澆筑過程中水泥水化熱主要在表面進行，表面溫度與外界溫度相近，因此與混凝土內(nèi)部溫度有著明顯的差異，容易導(dǎo)致大體積混凝土受到約束產(chǎn)生溫度應(yīng)力，造成表面裂縫的出現(xiàn)。

（3）水泥水化熱。大體積混凝土在凝結(jié)過程中，水泥水反應(yīng)會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度的上升，一般的柱梁構(gòu)件，由于尺寸較小，散熱條件好，水化熱并不會對結(jié)構(gòu)造成很大影響，但大體積混凝土由于構(gòu)件體積較大，散熱性相對較差，內(nèi)部的水泥水化熱并不能很快地轉(zhuǎn)化，造成內(nèi)外溫差明顯，引起溫度裂縫的產(chǎn)生。

2.2 混凝土自身材料影響

大體積混凝土施工中的溫度裂縫的產(chǎn)生主要是因為內(nèi)、外溫差的影響，熱量的變化主要是因為內(nèi)部水泥水化熱導(dǎo)致的，因而混凝土材料本身的性能也會關(guān)系到溫度裂縫的產(chǎn)生。比如：混凝土配制中的水泥材料的型號如果應(yīng)用不當(dāng)或者使用量不符合配比標(biāo)準(zhǔn)，都會影響混凝土材料本身的應(yīng)用效果，增加溫度裂縫產(chǎn)生的風(fēng)險。

2.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)造影響

溫度裂縫的產(chǎn)生與具體的結(jié)構(gòu)構(gòu)造有著一定的影響。例如：混凝土結(jié)構(gòu)過大過厚，或者結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，配筋設(shè)定不合理等都有可能造成混凝土施工過程中內(nèi)部熱量過大或者結(jié)構(gòu)復(fù)雜區(qū)域較多等缺陷問題，可能會造成溫度裂縫的產(chǎn)生。

2.4 施工處理影響

大體積混凝土在施工處理中的一些不規(guī)范的行為也可能會導(dǎo)致溫度裂縫的產(chǎn)生，尤其在澆筑環(huán)節(jié)，如果澆筑方式不當(dāng)難以滿足大體積混凝土的施工要求，會導(dǎo)致大量熱能的出現(xiàn)，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性并造成溫度裂縫的出現(xiàn)。

3 大體積混凝土施工的溫度裂縫控制

3.1 材料選擇

要做好混凝土材料的選擇，選擇合適的混凝土材料。對于大體積混凝土而言，由于澆筑特點對于原材料的要求較高，材料應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以保證混凝土施工的高質(zhì)量。要結(jié)合大體積混凝土的結(jié)構(gòu)特點及實際條件，選擇合理科學(xué)的水泥品種，以水化熱較低、收縮性較小的水泥為佳；在材料中要充分利用減水劑，也可以利用粉煤灰使得膠凝材料處于適合的量度，還可以節(jié)省部分水泥；同時應(yīng)當(dāng)選擇合理骨料，最好采用彈性模量較低的骨料及吸水率較小的沙石，將其收縮性控制在最佳水平。

3.2 施工處理

（1）優(yōu)化施工過程。大體積混凝土出現(xiàn)溫度裂縫的內(nèi)在原因便是由于混凝土的抗拉性能較差。因而，在施工過程中應(yīng)當(dāng)創(chuàng)造均勻密實的環(huán)境，在澆筑處理時重點加強溫度控制，減少內(nèi)外溫差及內(nèi)部熱量的堆積；控制混凝土的出機溫度即降低石子溫度，在高溫季節(jié)施工時應(yīng)當(dāng)搭設(shè)遮陽棚避免砂石受到太陽直接照射，為了減少混凝土出機到澆筑的溫度差異，一般會針對不同的施工季節(jié)采取不同的方式；混凝土的澆筑工作應(yīng)當(dāng)連續(xù)進行，澆筑過程中嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度，外界溫度較高時可以采用加蓋草袋噴冷水的方式保證混凝土澆筑溫度最高不超過28 ℃。

（2）加大溫度檢測力度。溫度控制是防止大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的關(guān)鍵，水泥水化熱與外界氣溫變化是混凝土出現(xiàn)溫度裂縫的主要因素，為了控制裂縫的出現(xiàn)，在混凝土施工澆筑過程中，應(yīng)當(dāng)對混凝土溫度進行全面監(jiān)測，從原材料、混凝土攪拌、入模、澆筑、成型的各個環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)實測，沿垂直方向在混凝土的表面、中部、板底分別設(shè)置測溫管，在混凝土升溫階段每2 h測一次，降溫階段每6 h測一次，當(dāng)內(nèi)部溫差超過20 ℃時，測溫人員應(yīng)當(dāng)及時報告工地負(fù)責(zé)人，由相關(guān)人員依據(jù)實際情況采取相應(yīng)的措施控制溫差。

3.3 降溫處理

可以在大體積混凝土澆筑前，預(yù)先在混凝土內(nèi)部架設(shè)冷卻水管，在澆筑完成后通過埋設(shè)的冷卻水管進行混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部降溫，降溫效果顯著。但由于預(yù)埋管線材料一般為鋼材，造價較高，而且施工操作較為復(fù)雜，一旦之后預(yù)設(shè)管線出現(xiàn)滲漏問題將會造成大體積混凝土內(nèi)部永久性缺陷，影響大體積混凝土的施工質(zhì)量與使用壽命；也可以采用基坑井點降水及天然雨水作為基礎(chǔ)底板調(diào)溫用水，將循環(huán)水引入調(diào)溫槽并調(diào)節(jié)水的初始溫度，將溫度適當(dāng)?shù)恼{(diào)溫水引入降溫池，通過調(diào)溫槽與降溫池的水循環(huán)控制養(yǎng)護水的溫度，通過循環(huán)冷卻提高冷卻水的吸熱能力，避免混凝土內(nèi)部溫度過高，造成內(nèi)外溫差產(chǎn)生溫度裂縫。

3.4 結(jié)構(gòu)養(yǎng)護

在大體積混凝土養(yǎng)護階段，需要對混凝土的養(yǎng)護管理足夠重視，使得內(nèi)外溫差盡可能的減小，尤其是當(dāng)外界溫度出現(xiàn)較大變化時需要做好混凝土保護控制措施，降低溫度應(yīng)力出現(xiàn)的可能性，避免溫度裂縫的產(chǎn)生。在養(yǎng)護階段，混凝土表面溫控最為簡單直接的方法便是采用保溫材料對大體積混凝土表面進行覆蓋保溫，使用到的材料主要是草木袋、塑料薄膜、鋼木模板等，對大體積混凝土表面進行保護，降低外界溫度變化對于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差的影響，減少溫度裂縫的產(chǎn)生。

4 結(jié)語

隨著施工技術(shù)的發(fā)展，大體積混凝土在工程施工中的應(yīng)用范圍將越來越廣，為了提高大體積混凝土的施工質(zhì)量，需要在施工過程中對于混凝土的材料、溫度、養(yǎng)護等方面進行嚴(yán)格控制，應(yīng)對溫度裂縫進行預(yù)防控制，并在施工過程中對結(jié)構(gòu)溫度進行實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)處理問題，針對相應(yīng)的監(jiān)測、控制技術(shù)也應(yīng)當(dāng)進行相應(yīng)的研究，提高溫度裂縫預(yù)防控制技術(shù)水平。

參考文獻

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