現(xiàn)澆大體積混凝土溫度裂縫控制策略分析

劉欣興

（臺(tái)州市黃巖京都房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，浙江 臺(tái)州 318020）

1 現(xiàn)澆大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土的導(dǎo)熱性很差，傳熱速度很慢，因而在大體積混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中水泥凝結(jié)的初期，水泥水化放熱量較高并積攢在混凝土內(nèi)部，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的溫度可高達(dá)50℃～80℃，而外表面上的混凝土直接與大氣接觸，溫度降低，產(chǎn)生冷縮。內(nèi)部體積膨脹和外部體積收縮會(huì)引起一定的制約，混凝土的內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫度梯度，表層的混凝土中將會(huì)出現(xiàn)很大的拉力，嚴(yán)重時(shí)甚至產(chǎn)生裂縫。此外，因混凝土各組成材料熱膨脹系數(shù)之間的差異，在溫度變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生具有破壞性的內(nèi)應(yīng)力，引起混凝土開裂。除水泥水化熱之外，外界溫度的變化和養(yǎng)護(hù)工作的不到位也會(huì)造成裂縫的產(chǎn)生。想準(zhǔn)確預(yù)測外界溫度是比較難的，因?yàn)榭梢杂绊懰囊蛩胤浅５亩?，這就造成了外界溫度變化的復(fù)雜性，外界溫度變化會(huì)使裂縫產(chǎn)生的概率增大。

2 現(xiàn)澆大體積混凝土溫度裂縫的控制策略

2.1 合理選用水泥的品種

大體積混凝土?xí)a(chǎn)生裂縫的主要原因是水泥水化過程中釋放的大量的熱，為了能降低水化熱，可以選用水泥孰料礦物中硅酸三鈣（C3S） 和鋁酸三鈣（C3A） 含量較低的水泥，一般應(yīng)盡量避免使用水化放熱量大的硅酸鹽水泥（P.Ⅰ和P.Ⅱ） 和普通硅酸鹽水泥（P.O），因此，在能夠滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，可選用水化放熱量低的低熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥和中熱硅酸鹽水泥等。

2.2 選用合適的外加劑

在大體積混凝土拌合時(shí)適量添加膨脹劑可使得混凝土在凝結(jié)硬化時(shí)體積產(chǎn)生膨脹，這樣既可保證混凝土的密實(shí)度，同時(shí)也使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生一定的擠壓力，可以抵消部分混凝土內(nèi)部因溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力，對(duì)裂縫的產(chǎn)生起到了一定的預(yù)防作用。在混凝土拌合時(shí)摻入適量緩凝型的減水劑可以起到降低水泥水化的速度的作用，能有效的延緩水化熱放出的峰值期，使水泥水化熱不至于在反應(yīng)早期過分集中溢出。復(fù)合型高效減水劑在既可滿足要求的前提下大幅度提高混凝土強(qiáng)度，又能夠顯著的降低拌合時(shí)水泥的使用量，可以達(dá)到降低水化熱的目的。

2.3 在混凝土拌合物中加入摻和料

作為摻和料使用時(shí)，粉煤灰可以直接減少大體積混凝土中因水泥水化產(chǎn)生的熱量，減緩混凝土內(nèi)部溫度升高的速度，從而能夠有效的預(yù)防溫度裂縫的生成。優(yōu)質(zhì)的粉煤灰需要的用水量較小，不僅有一定的減水能力，降低混凝土中的用水量和水泥粉的用量，而且還可以減少混凝土凝結(jié)硬化時(shí)體積的收縮。在混凝土中加入磨細(xì)的礦渣粉可以等量代替水泥，它的活性相比于來說粉煤灰較高，使用時(shí)的摻量也可大于粉煤灰，能夠調(diào)節(jié)混凝土的多項(xiàng)性能，降低水泥的水化放熱量，提高混凝土強(qiáng)度。

2.4 預(yù)先冷卻原材料

采用預(yù)冷骨料、冷卻拌合用水、加冰拌合等方法降低混凝土在拌制和運(yùn)輸中的出罐溫度。對(duì)混凝土出罐溫度影響最大的是石和水，在大體積混凝土施工時(shí)，可以在粗細(xì)集料的料堆上灑水以降低原料放入攪拌機(jī)時(shí)的溫度，當(dāng)外界溫度較高時(shí)，為防止太陽直射，可在砂石料堆上放置遮陽棚。使用冷卻的設(shè)備冷卻拌合用水，并且對(duì)水管和水箱進(jìn)行隔熱和遮陽處理，也可以用冰塊代替部分水，從而抵消部分水泥水化產(chǎn)生的熱量；水泥在進(jìn)場后須存放一定的時(shí)間來降溫，經(jīng)檢測后使用，控制水泥進(jìn)入攪拌機(jī)的溫度。

2.5 在混凝土中設(shè)置水循環(huán)冷卻系統(tǒng)

大體積混凝土澆筑后表面溫度升高較慢，內(nèi)部溫度升高較快，為了控制內(nèi)外溫差，可對(duì)混凝土內(nèi)部采取主動(dòng)降溫。當(dāng)大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，在混凝土中提前埋置冷卻降溫用的水管，可以在混凝土完成澆筑以后或者正在澆筑時(shí)及時(shí)流入冷卻水，依靠水管的熱導(dǎo)性，使流動(dòng)狀態(tài)的冷卻水帶走混凝土內(nèi)部熱量后排出，能夠?qū)档蛢?nèi)外部的溫差起到很大的作用。水循環(huán)冷卻管運(yùn)行時(shí)間是在混凝土的初凝之后，甚至在混凝土開始澆筑時(shí)就進(jìn)行，就是為了降低混凝土中水泥水化熱的峰值，降低大體積混凝土的內(nèi)部溫度，以期減少因水化熱造成的內(nèi)外部溫差，滿足允許溫差的要求。

2.6 大體積混凝土的澆筑措施

對(duì)于達(dá)到安全許可的建筑結(jié)構(gòu)工程，可以把大體積的混凝土化整為零來施工，從而可以擴(kuò)大散熱總面積和減輕整體約束。對(duì)于面積較大的混凝土工程，如混凝土的路面、廣場、屋面等工程，可采取每間隔一段距離設(shè)置一道伸縮縫或者留置后澆帶以防止混凝土的溫度縫。混凝土澆筑攤鋪時(shí)的厚度依振搗器操作深度以及混凝土拌合物的和易性確定。每個(gè)層間的分隔時(shí)間應(yīng)盡可能的縮短，層間時(shí)長間隔最長盡量不要大于該混凝土初凝的時(shí)間，當(dāng)間隔時(shí)間超過了初凝時(shí)間時(shí)，層面按施工縫操作。在混凝土澆筑過程中會(huì)出現(xiàn)表面泌水的現(xiàn)象，為了得到良好澆筑質(zhì)量，應(yīng)做到及時(shí)清理表面上分泌出來的水分。

2.7 混凝土的養(yǎng)護(hù)措施

大體積混凝土在養(yǎng)護(hù)時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)濕度和溫度的控制與養(yǎng)護(hù)，以實(shí)現(xiàn)控制內(nèi)外溫差的目標(biāo)，從而加強(qiáng)對(duì)混凝土裂縫的控制。在澆筑完畢以后，應(yīng)按照程序壓實(shí)混凝土的表面，以排出多余水分，再對(duì)混凝土表面進(jìn)行保濕，最后把混凝土用塑料薄膜覆蓋嚴(yán)實(shí)，防止水分過度流失。保溫養(yǎng)護(hù)是必不可少的環(huán)節(jié)，主要是為了通過縮短大體積混凝土的內(nèi)外溫差來降低混凝土的約束應(yīng)力，其次是為了使混凝土塊體的降溫速度降低，從而能夠利用混凝土自身的抗拉來提高混凝土的抗裂，以實(shí)現(xiàn)防止和控制溫度裂縫產(chǎn)生的目標(biāo)。