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(guó)經(jīng)濟(jì)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(huì)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(duì)大體積混凝土施工中出現(xiàn)溫度裂縫的原因進(jìn)行分析，并對(duì)溫度裂縫控制措施進(jìn)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(hào)：TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jìn)行了大量的研究，并取得了較為顯著的成績(jī)，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(guó)工程施工現(xiàn)狀而言，目前我國(guó)大部分的大體積混凝土工程的設(shè)備相對(duì)落后，檢測(cè)效率與準(zhǔn)確率較低，而且對(duì)于應(yīng)力計(jì)算方面的計(jì)算軟件不夠完善，一般都是依靠施工人員的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行溫控方案制定，因此，需要針對(duì)大體積混凝土溫度裂縫監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、控制等技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)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(guó)對(duì)于其的定義有所差異。美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)僅僅對(duì)大體積混凝土進(jìn)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(guó)內(nèi)對(duì)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(jì)規(guī)程》中對(duì)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(duì)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(shí)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(jìn)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(shí)應(yīng)當(dāng)在外部溫度較低時(shí)進(jìn)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(qiáng)冷空氣等，也會(huì)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(shí)，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(diǎn)的不同時(shí)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(jìn)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(huì)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(huì)對(duì)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(duì)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?yàn)閮?nèi)、外溫差的影響，熱量的變化主要是因?yàn)閮?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(huì)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(hào)如果應(yīng)用不當(dāng)或者使用量不符合配比標(biāo)準(zhǔn)，都會(huì)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(xiǎn)。

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(jì)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(huì)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(huì)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(huì)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(duì)于大體積混凝土而言，由于澆筑特點(diǎn)對(duì)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(diǎn)及實(shí)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(shí)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(shí)的環(huán)境，在澆筑處理時(shí)重點(diǎn)加強(qiáng)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(jī)溫度即降低石子溫度，在高溫季節(jié)施工時(shí)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(jī)到澆筑的溫度差異，一般會(huì)針對(duì)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(jìn)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(shí)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(cè)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(duì)混凝土溫度進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，從原材料、混凝土攪拌、入模、澆筑、成型的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)測(cè)，沿垂直方向在混凝土的表面、中部、板底分別設(shè)置測(cè)溫管，在混凝土升溫階段每2 h測(cè)一次，降溫階段每6 h測(cè)一次，當(dāng)內(nèi)部溫差超過20 ℃時(shí)，測(cè)溫人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)報(bào)告工地負(fù)責(zé)人，由相關(guān)人員依據(jù)實(shí)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(jìn)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(jià)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(huì)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(diǎn)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(hù)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(hù)

在大體積混凝土養(yǎng)護(hù)階段，需要對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)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(shí)需要做好混凝土保護(hù)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(hù)階段，混凝土表面溫控最為簡(jiǎn)單直接的方法便是采用保溫材料對(duì)大體積混凝土表面進(jìn)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(duì)大體積混凝土表面進(jìn)行保護(hù)，降低外界溫度變化對(duì)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(duì)于混凝土的材料、溫度、養(yǎng)護(hù)等方面進(jìn)行嚴(yán)格控制，應(yīng)對(duì)溫度裂縫進(jìn)行預(yù)防控制，并在施工過程中對(duì)結(jié)構(gòu)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理問題，針對(duì)相應(yīng)的監(jiān)測(cè)、控制技術(shù)也應(yīng)當(dāng)進(jìn)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(xiàn)

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