水工大體積混凝土結構溫度裂縫控制技術研究

宋忠明

摘 要：由于水工建筑工程施工環(huán)境和使用環(huán)境通常情況下都比較復雜，所以對其穩(wěn)定性和強度都有著比較高的要求，這就對施工技術提出了更大的挑戰(zhàn)。在水工大體積混凝土施工過程當中，水泥水化產(chǎn)生大量的熱量，從而使混凝土結構內(nèi)外溫差較大，最終造成溫度裂縫的出現(xiàn)。這就需要相關工作人員對混凝土硬化溫度做出準確計算，從而更好地避免溫度裂縫的產(chǎn)生，有效提高水工大體積混凝土施工質(zhì)量。

關鍵詞：水工;大體積混凝土;溫度裂縫;控制技術

中圖分類號：TV544文獻標識碼：A

1 水工大體積混凝土裂縫產(chǎn)生機理和原因

1.1 水泥的水化熱

水工大體積混凝土通常情況下結構斷面都比較大，在澆筑過程當中，水泥水化會釋放大量的熱量，這些熱量不能快速散發(fā)出去就積聚在混凝土結構內(nèi)部當中，從而使得混凝土結構內(nèi)部溫度迅速上升，而其結構外部由于水分的蒸發(fā)帶走大量的熱量使溫度降低，由于內(nèi)外溫差過大，內(nèi)部熱漲所產(chǎn)生的應力和外部收縮產(chǎn)生的應力相互作用，當達到混凝土抗拉強度極限的時候就形成了溫度裂縫。

1.2 外界氣溫變化

水工大體積混凝土施工過程很容易受到外界多種因素的影響，溫度就是其中一個影響比較大的因素，當外界溫度迅速下降的時候就會使其結構內(nèi)外溫差過大，對混凝土施工質(zhì)量造成嚴重的危害。隨著澆筑操作的持續(xù)，混凝土表面溫度會隨著外界溫度的改變而改變，當降低到一定程度時，由于混凝土結構內(nèi)外溫差過大的原因而使得溫度應力已經(jīng)超出了混凝土的承受范圍。如果外界溫度太高有會對混凝土散熱造成一定的不良影響，而內(nèi)部由于水泥水化釋放的熱量會使得溫度持續(xù)升高，這就大大增加了溫度裂縫的發(fā)生幾率。

1.3 約束條件

混凝土結構會隨著外界溫度的升降而發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象，此時會因為某一種影響或者阻礙因素使其變形受到一定的限制，這時就會產(chǎn)生一定的應力，當這種應力作用達到混凝土結構本身無法承受的一個范圍的時候就會造成裂縫的產(chǎn)生。

2 水工大體積混凝土溫度裂縫控制技術

2.1 材料控制技術分析

水工大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生受多種因素的影響，其中一個就是溫度應力數(shù)值已經(jīng)超出了混凝土本身可以承受的抗拉強度，從這個角度來考慮控制好混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生就需要對原材料質(zhì)量做好管控，以有效提升大體積混凝土結構的穩(wěn)定性、抗裂性能和抗?jié)B性能，在對大體積混凝土進行配制的時候需要注意以下幾個方面的問題：

第一，在對膠凝材料進行選擇的時候，最好選擇水化熱比較低的材料，這樣可以在一定程度上減少水泥的使用量。選用中等或者是較低水化熱水泥對混凝土進行配制可以將大體積混凝土澆筑過程當中容易出現(xiàn)的溫差值降至最小，摻合料的選擇也需要引起重點關注，最好選用那些性能比較均衡，組分均勻的粉煤灰;第二，確保所添加減水劑的高性能和高優(yōu)質(zhì)性，只有保證高性能的減水劑才能有效減少混凝土配制過程中對水泥和水的用量，同時還可以有效改善混凝土的和易性，提高混凝土性能;第三，在對骨料進行選擇的時候，細骨料應質(zhì)地堅硬、清潔、級配良好，人工砂的細度模數(shù)宜在2.4～2.8范圍內(nèi)，天然砂的細度模數(shù)宜在2.2～3.0范圍內(nèi)。粗骨料一般采用四級配，最大粒徑150mm。在投入使用之前，還應該將其中的泥洗凈，對其表面的水分進行去除，一般情況下細骨料和粗骨料的含泥量控制在1%以內(nèi);四，將塌落度控制在一定范圍之內(nèi)，在有效保證混凝土施工質(zhì)量基礎之上，盡可能降低混凝土的塌落度，從而使其具有更好的抗裂性能。

2.2 對混凝土現(xiàn)場澆筑溫度進行控制

水工大體積混凝土在澆筑過程當中，水泥由于水化會釋放的大量的熱量，從而使得混凝土結構內(nèi)部溫度迅速升上，但是混凝土本身的熱傳導性能又不是很好，當溫度太高的時候就會嚴重影響混凝土各項性能。想要解決這一現(xiàn)象，一是對砂石骨料采用遮陽棚，防止陽光爆嗮，以降低其溫度，并采用一定溫度的制冷水對混凝土進行拌制;二是在施工混凝土中采用埋設水管冷措施對混凝土澆筑溫度進行有效的降溫處理，此方法可以有效降低混凝土內(nèi)部溫度;三是在混凝土澆筑施工中，采用噴霧器進行噴霧，形成低溫小氣候，以降低混凝土表面溫度。在具體操作過程中，首先應該在混凝土當中埋設一定的冷卻水管，在澆筑過程中向水管當中引入冷水，通過冷水的不斷流動將大部分熱量帶走。需要注意的是，該過程所采用的冷水最好選用溫度較低的深層地下水（或制冷水），利用兩臺或者多臺水泵抽水，我國現(xiàn)如今這種方法被廣泛應用在水工大壩混凝土澆筑過程當中。

2.3 施工過程中對溫度裂縫進行控制

首先，在混凝土澆筑和振搗操作的時候，施工人員一定要確保施工操作的規(guī)范性和科學性，在大體積混凝土澆筑過程中，一定要把控好混凝土的澆筑順序、厚度以及澆筑方向，我國目前最常見的為分層澆筑方式。確保下層混凝土初凝前進行上一層混凝土施工，振搗操作應快插慢拔，并插入到上下二層的結合面，以保證上下層混凝土良好結合;其次，做好后期養(yǎng)護工作，具體養(yǎng)護過程應該做好對溫度和濕度的把控，整個養(yǎng)護過程應該保證混凝土表面處于濕潤狀態(tài)，如果外界溫度過低還應該利用草墊子之類的東西對其進行覆蓋，如果溫度過高則需要定期灑水并利用保鮮膜進行覆蓋;如果埋設有冷卻水管的，按設計要求繼續(xù)通水冷卻，并定期對冷卻水進水口和出水口的溫度檢測，及時掌握溫度變化情況。

總而言之，在水工建筑施工過程中，溫度裂縫比較常見，而且會對工程后期使用的安全性造成非常嚴重的影響，這就需要做好施工過程對原材料質(zhì)量的把控，不斷提高施工技術，做好現(xiàn)場管理工作等，從而更好地保證我國水工建筑最終建設質(zhì)量。

參考文獻：

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