溫差對土建工程混凝土的危害及其控制措施

朱紅超張旭陽

（1.遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110005 ； 2.云南芒市西南水泥有限公司，云南 德宏州 678412 ）

溫差對土建工程混凝土的危害及其控制措施

朱紅超1張旭陽2

（1.遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110005 ； 2.云南芒市西南水泥有限公司，云南 德宏州 678412 ）

目前，眾多的建筑物坍塌事件造成的事故觸目驚心，經(jīng)業(yè)內(nèi)專家分析梳理其中因溫差裂縫對土建工程混凝土造成的危害占比也很大?？梢?，混凝土結(jié)構(gòu)的整體性對其可靠度和耐久性等方面也都起著決定性的作用。故而，需從施工過程嚴(yán)格控制溫差，并采取一些技術(shù)養(yǎng)護(hù)措施。

溫差 大體積混凝土 降溫梯度

1 產(chǎn)生原因

眾所周知，混凝土是熱的不良導(dǎo)體，其導(dǎo)熱系數(shù)偏低。同時(shí)，混凝土在凝結(jié)硬化過程中要發(fā)生放熱反應(yīng)即水化熱反應(yīng)。這樣，隨著熱量的大量積聚，就可能導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。而且，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大體積的混凝土將被廣泛的應(yīng)用在高層建筑物基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)及壩體結(jié)構(gòu)的澆注上。而大體積混凝土具有“體積大，拉升變形小”的特點(diǎn)，就更容易發(fā)生混凝土開裂現(xiàn)象。

因此，混凝土的結(jié)構(gòu)安全、可靠度和耐久性在很大程度上就取決于對施工溫差的控制。具體溫差產(chǎn)生的原因主要有以下幾點(diǎn)：

1）內(nèi)部溫差：水化熱反應(yīng)導(dǎo)致的混凝土內(nèi)外溫差；

2）外界溫差：日照、晝夜環(huán)境溫差和季節(jié)產(chǎn)生的溫差。

但無論是哪種原因?qū)е碌臏夭睿绻患右钥刂贫紩炷廉a(chǎn)生溫度裂縫，從而影響混凝土的結(jié)構(gòu)安全和使用壽命。

2 形成過程

1）水泥水化熱引起的內(nèi)部溫升及溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。水泥在水化過程會產(chǎn)生熱量，尤其是大體積混凝土內(nèi)部的熱量就會在水化過程中聚積，溫度升高。熱量的釋放程度與水泥的品種和配比有關(guān)。一般混凝土的溫升時(shí)間會持續(xù)3～5天。由于混凝土的熱導(dǎo)系數(shù)偏低，聚積的熱量隨著混凝土的凝結(jié)硬化，熱量也在逐漸散失。因此，在降溫過程中產(chǎn)生的體積收縮與混凝土的彈性量、抗拉強(qiáng)度之間的抗衡應(yīng)力越來越強(qiáng)，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫。

2）環(huán)境溫度急劇變化對混凝土產(chǎn)生的溫度裂縫。在不同的季節(jié)施工時(shí)，當(dāng)澆注混凝土的溫度與外界氣溫的變化相差較大時(shí)，就會產(chǎn)生混凝土內(nèi)部與外界的溫度差異梯度，從而使混凝土產(chǎn)生裂縫。

3）混凝土失水收縮引起的變形影響，產(chǎn)生裂縫。

混凝土在攪拌混合時(shí)，水、水泥、砂石的配比也會對混凝土的裂縫產(chǎn)生影響。尤其是在水分的散失過程中，混凝土塊會發(fā)生干燥收縮，導(dǎo)致變形開裂。因此，不僅僅是大體積混凝土，所有的混凝土在施工過程中都要進(jìn)行“養(yǎng)護(hù)”。

通常情況下，混凝土面積越大，在溫度變化和混凝土收縮時(shí)，混凝土的強(qiáng)度與載荷作用的抵抗力就越大，越容易產(chǎn)生裂縫。因?yàn)椋Y(jié)構(gòu)截面越大，水泥的用量就越多，水化熱產(chǎn)生的溫升就越高，散熱也就越慢。隨著溫度的逐漸散失，熱脹冷縮產(chǎn)生的表面應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，就會在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。具體混凝土的溫度裂縫原因總多，疊加產(chǎn)生。現(xiàn)場施工實(shí)拍圖如下所示：

3 主要危害

無論是哪種裂縫，都會導(dǎo)致表層混凝土逐漸剝落，裂縫深入，破壞混凝土結(jié)構(gòu)的整體性和耐久度。同時(shí)，由于裂縫的產(chǎn)生會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部鋼筋氧化、銹蝕。更加嚴(yán)重的會導(dǎo)致混凝土坍塌。因此，對溫差裂縫必須在施工時(shí)同步控制，采取必要的技術(shù)措施進(jìn)行預(yù)防。

4 控制措施

根據(jù)混凝土施工規(guī)范的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，在混凝土施工中必須同時(shí)還要保證混凝土養(yǎng)護(hù)中溫差不超過△T25℃，這樣可以根據(jù)測量結(jié)果及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)技術(shù)措施。具體降溫梯度控制應(yīng)遵循以下原則：

1）控制混凝土內(nèi)部中心溫度與表面溫度的差值，以及混凝土表面溫度與外界環(huán)境溫度之間的差值應(yīng)小于25℃，對于大體積混凝土應(yīng)控制不超過20℃為宜。

2）混凝土拆模子的時(shí)間應(yīng)綜合考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度，必須有利于混凝土強(qiáng)度的正常增長，控制好收縮當(dāng)量。

3）混凝土澆筑完畢后應(yīng)及早采取養(yǎng)護(hù)技術(shù)措施，如灑水、表面覆膜等?？刂坪灭B(yǎng)護(hù)時(shí)間，一般不少于7天，炎熱的夏季特殊情況應(yīng)不少于28天。

具體溫度控制的技術(shù)措施有三大方面：一是從水泥、摻合料等混凝土的原料開始控制。盡可能使用水化熱較低的水泥，一般工程中要求水泥的鋁酸三鈣含量不大于8.0%，特殊工程要求小于6.0%；同時(shí)，在滿足混凝土強(qiáng)度需求的條件下盡可能的減少水泥的用量，如使用一定比例的細(xì)粉煤灰摻合料替代水泥，這樣可以在保證砼強(qiáng)度的基礎(chǔ)上改善其和易性和可泵性；并要嚴(yán)格控制入攪拌機(jī)物料的溫度、如水泥溫度不得大于40℃；嚴(yán)格控制混凝土入模子的溫度，原則上不得大于30℃，必要時(shí)需要進(jìn)行摻和冰渣降溫處理或使用冷卻水降溫。二是在混凝土中預(yù)埋設(shè)循環(huán)冷卻水管，強(qiáng)制物理降溫。冷卻水進(jìn)水溫度在夏季要求不得大于20℃，若果條件允許最好控制在15℃左右。冷卻水的流量控制在15L/min,水流方向每天改變一次，確保降溫均勻。三是要確保養(yǎng)護(hù)到位，每天都要對混凝土進(jìn)行水浴養(yǎng)護(hù)，最后還要定點(diǎn)、定時(shí)對混凝土進(jìn)行測溫監(jiān)測，以根據(jù)實(shí)際溫度情況進(jìn)行養(yǎng)護(hù)降溫。

5 結(jié)論

總之，溫差裂縫對混凝土的危害極大，應(yīng)當(dāng)高度重視并嚴(yán)格控制?；炷翜夭羁刂圃诂F(xiàn)代化的建筑工程中已經(jīng)成為混凝土施工質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)之一，不容忽視。

TU75

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1007-6344（2015）04-0112-01