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，混凝土會隨著拌合、運輸、澆筑以及后期的強度增長而不斷的發(fā)生溫度變化，同時水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預計超過25℃，如果溫控措施不到位，就會產(chǎn)生過大的溫度應力，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

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)生的溫度應力可能會使混凝土開裂。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、強度等級、每立方米水泥用量等因素，比較準確的方法是通過計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，當其差值小于25℃時，其所產(chǎn)生的溫度應力將會小于混凝土本身的抗拉強度，不會造成混凝土的開裂，當差值大于25℃時，其所產(chǎn)生的溫度應力有可能大于混凝土本身的抗拉強度，造成混凝土的開裂，此時就可判定該混凝土屬大體積混凝土。合理解決溫度應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主要是混凝土用量大，結(jié)構(gòu)厚實，施工技術(shù)要求高，工程施工條件復雜，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最小截面的尺寸和內(nèi)外溫度有一定的規(guī)定外，對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，溫度應力超過混凝土抗拉強度極限值時，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發(fā)生化學反應產(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、復合水泥等；使用粗骨料，盡量選用粒徑較大、級配良好的粗細骨料；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的減水劑、緩凝劑，改善和易性、降低水灰比，以達到減少水泥用量、降低水化熱的目的。

2.2 降低入倉溫度

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

（2）在混凝土拌合過程中，加冰攪拌或者假如冷水攪拌，水的溫控制在5℃～10℃時，其降溫效果更為顯著。

（3）夏季施工時，在混凝土運輸過程中，為防止太陽的直接照射，要進行遮陽處理，可要求商品砼供應商在砂、石堆場搭設(shè)簡易遮陽裝置，必要時向骨料噴射水霧或使用前作淋水沖洗。另外，調(diào)整澆筑時間為以夜間澆筑為主，少在白天進行，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)中預埋冷水管，或者在混凝土入模時，采取措施改善和加強模內(nèi)的通風，從而加速混凝土中熱量的散發(fā)，另外要合理安排澆筑時間，可充分利用低溫季節(jié)和夜間進行澆筑，以降低澆筑溫度，不僅減少溫控費用，而且增加了混凝土的散熱。

2.5 充分利用混凝土的后期強度

減少每立方米混凝土中的水泥用量，由實驗可知，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升降1℃。因此，為了控制混凝土溫度，根據(jù)實踐經(jīng)驗，可采用f 45、f 60等代替常用的 f 28作為設(shè)計時的混凝土強度標準，這樣充分利用混凝土的后期強度，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 加強后期保溫養(yǎng)護

所謂保溫法，就會混凝土澆筑成型后，通過保溫材料、碘鎢燈或定時噴澆熱水、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），使砼獲得必要的強度，大體積混凝土澆筑后，對混凝土進行保濕和保溫養(yǎng)護是重要的，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，不僅可以增強混凝土的質(zhì)量和強度從而保證它的正常使用功能，而且對結(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

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[3] 曹可之. 大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的綜合措施[J]. 建筑結(jié)構(gòu). 2002（08）

作者簡介

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