水利工程大體積混凝土溫度裂縫的控制

朱小東

摘? ? 要：目前我國的水利工程在建設(shè)中主要是采用混凝土作為工程的施工材料，并且在工程建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用。在水利工程中經(jīng)常會出現(xiàn)大體積混凝土溫度裂縫，而在水利工程中大體積混凝土建筑物比其他土建工程要多，因此在施工中一定要重視結(jié)構(gòu)分縫，并且還要避免溫度裂縫的產(chǎn)生。在大體積混凝土中，要控制好溫度應(yīng)力，一旦在施工的混凝土中出現(xiàn)溫度裂縫，就會直接影響到結(jié)構(gòu)的整體性以及耐久性。

關(guān)鍵詞：水利工程;大體積混凝土;溫度裂縫;控制

1? 影響大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的因素

1.1? 水泥的水化熱反應(yīng)

而大體積混凝土內(nèi)部所產(chǎn)生的熱量都是來自水泥水化熱，這也是造成混凝土出現(xiàn)溫度裂縫的最主要原因之一。由于大體積混凝土的截面較厚，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的水化熱就會聚集不易散失。因為混凝土結(jié)構(gòu)具有自然散熱性，混凝土完成澆筑的后2～5天就會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)最高溫度。而在澆筑的初始階段，混凝土的彈性及強度模量都較低，水化熱造成溫度升高對混凝土的約束較小，所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也相對較小。隨著混凝土的彈性模量提高以及齡期的增加，混凝土內(nèi)部的溫度下降，收縮的約束會逐漸增大，從而產(chǎn)生較強的溫度應(yīng)力，一旦混凝土的溫度應(yīng)力大于抗拉強度時，就會出現(xiàn)溫度裂縫。

1.2? 混凝土的收縮與徐變

水泥在水化的過程中，混凝土?xí)霈F(xiàn)體積的變化，與普通的水泥混凝土相比，大多屬于收縮變形。在混凝土中有較多的孔隙和空隙，而這些空隙中含有較多的水，但是水泥只需少量的水就能發(fā)生水化反應(yīng)，而空隙中剩余的水會蒸發(fā)從而造成混凝土收縮，如果對收縮變形進(jìn)行約束，就會產(chǎn)生混凝土裂縫?；炷涟l(fā)生收縮變形的過程較為復(fù)雜，而混凝土發(fā)生收縮變形在一定的條件下具有可逆性，如果在收縮后，再次處于飽和的狀態(tài)，最終還是會膨脹到原本的體積。因此，干濕交替會導(dǎo)致混凝土的體積出現(xiàn)交替變化，不能控制好混凝土的裂縫。我們將混凝土隨著時間增加而出現(xiàn)變化的特性稱為徐變，而混凝土出現(xiàn)松弛和徐變的情況也會造成混凝土裂縫的產(chǎn)生。

1.3? 約束條件

如果混凝土在變形中受到其他因素的約束，會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫及應(yīng)力?；炷两Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生的約束主要有兩部分，分別是內(nèi)約束和外約束，而約束條件的強弱性會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生溫度裂縫。大體積混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)約束就是指混凝土的內(nèi)部約束，由于混凝土內(nèi)部各個部位所產(chǎn)生的溫度不同，對應(yīng)的變形量也不同。其次，材料的連續(xù)性還會對混凝土造成相互的約束。而外約束就是指外界條件對大體積混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行約束，例如地基對混凝土承臺造成的約束等。在施工的過程中，對外界條件及環(huán)境進(jìn)行改善、優(yōu)化，就能在一定程度上減少大體積混凝土的結(jié)構(gòu)裂縫。

2? 施工溫差控制技術(shù)措施

2.1? 降低混凝土的水化熱溫升

采用水化熱較低的水泥，并且嚴(yán)格按照施工圖紙的要求，在保證混凝土強度、耐久性以及和易性的基礎(chǔ)上，優(yōu)化混凝土的骨料級配，增加適當(dāng)?shù)膬?yōu)質(zhì)摻和料以及外加劑從而減少單位水泥的用量。為了加快混凝土澆筑塊的散熱，一般都會將基礎(chǔ)和老混凝土約束部位的澆筑層高控制在1m～2m。如果工程的資金較為寬裕，可以考慮采用表面流水冷卻的措施進(jìn)行散熱。

2.2? 減少混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸值

2.2.1? 優(yōu)化混凝土材料和配合比

在水利工程的大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，對混凝土收縮造成影響的主要因素就是用水量以及水泥用量。據(jù)數(shù)據(jù)分析可知，如果施工中用水量和水泥用量越高，那么混凝土的收縮就越大。在對混凝土材料進(jìn)行設(shè)計時，要保證混凝土的強度，并且調(diào)整好骨料的品種、級配以及水灰比等，減少水泥的用量。采用科學(xué)合理的混凝土配比，能夠減少裂縫的產(chǎn)生，并且還要根據(jù)溫度變化來調(diào)整混凝土的配比，增加混凝土的初凝時間，保證混凝土的凝結(jié)時間符合施工要求。

2.3? 減少混凝土出現(xiàn)溫度裂縫的措施

2.3.1? 表面修補法

在水利工程中，表面修補法是一種較為常見的修補措施，主要用于處理穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)承載力未受到影響的表面及深進(jìn)溫度裂縫。一般的處理措施就是在裂縫的表面涂抹環(huán)氧膠泥、水泥漿，或是在混凝土的表面涂刷瀝青、油漆等防腐材料。在防護的過程中，可以通過在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等來避免混凝土受到其他因素的影響而開裂。

2.3.2? 結(jié)構(gòu)加固法

如果產(chǎn)生的裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的各項性能，可以采用加固法來處理混凝土的結(jié)構(gòu)。而在加固中經(jīng)常會運用到以下幾種措施：增加混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積，噴射混凝土補強加固、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、構(gòu)件角部外包型鋼以及增設(shè)支點加固。

2.3.3? 循環(huán)蓄水控制法

循環(huán)蓄水控制法主要是控制大體積混凝土基礎(chǔ)底板施工的溫度裂縫，主要是由砌筑或裝配式調(diào)溫養(yǎng)護水調(diào)溫槽、循環(huán)水管道、管井降水井、混凝土表面蓄水降溫池等構(gòu)成。

通過基坑井點降水以及收集的天然雨水作為基礎(chǔ)底板調(diào)溫養(yǎng)護的用水，將循環(huán)水引到調(diào)溫槽并且控制好循環(huán)水的初始溫度;調(diào)整好循環(huán)水的溫度后再將其引到基礎(chǔ)底板混凝土表面的降溫池，最后通過調(diào)溫槽和降溫池的水循環(huán)來控制好循環(huán)水的溫度及深度。

3? 結(jié)語

綜上所述，在水利工程中經(jīng)常會出現(xiàn)混凝土裂縫，裂縫的產(chǎn)生不僅會降低建筑物的抗?jié)B性，還會影響建筑物的正常使用，從而導(dǎo)致鋼筋發(fā)生銹蝕、混凝土出現(xiàn)碳化的情況，削弱了材料的耐久性以及建筑物的承載力。因此，一定要認(rèn)真、仔細(xì)的對混凝土裂縫進(jìn)行研究，采用合理的措施來處理，并且在施工中也要采用有效的預(yù)防措施來避免裂縫的產(chǎn)生，保證建筑物和構(gòu)件的穩(wěn)定性和安全性。

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