大體積混凝土施工溫度裂縫控制研究及進(jìn)展

王磊

摘要：就當(dāng)前國(guó)家建筑企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，大面積混凝土施工已經(jīng)成為重要的施工內(nèi)容，在建筑企業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，隨著建筑使用時(shí)間的逐漸推進(jìn)，大面積混凝土施工質(zhì)量問(wèn)題也逐漸突出，受到溫度的影響而導(dǎo)致混凝土裂縫問(wèn)題的發(fā)生，對(duì)整個(gè)建筑的施工質(zhì)量帶來(lái)不良影響。

關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：大體積混凝土;溫度;裂縫;控制技術(shù);研究及進(jìn)展

1大體積混凝土的發(fā)展和出現(xiàn)裂縫的原因分析

1.1國(guó)內(nèi)外大體積混凝土的發(fā)展

大體積混凝土在國(guó)外的發(fā)展較早。首先大體積混凝土最早應(yīng)用在水利工程中的水壩修筑。隨著技術(shù)的成熟這項(xiàng)技術(shù)也推廣到了其他領(lǐng)域。比如像建筑領(lǐng)域核能工程領(lǐng)域。在此項(xiàng)技術(shù)的不斷應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)了一系列的問(wèn)題。其中最嚴(yán)重的就是溫度裂縫問(wèn)題。于是人們開(kāi)始注意檢查大體積混凝土的溫度裂縫問(wèn)題，這影響到工程的安全性和美觀性。這個(gè)問(wèn)題在當(dāng)時(shí)引起了眾多專家學(xué)者的關(guān)注。并發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生裂縫的原因可能是水泥水化熱產(chǎn)生的熱力效應(yīng)導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)裂縫還有施工溫差也會(huì)造成一定的影響。在經(jīng)過(guò)多年的研究國(guó)外已經(jīng)形成一套專業(yè)的大體積混凝土溫度裂縫的控制系統(tǒng)有效的避免了溫度裂縫的產(chǎn)生，提升工程的質(zhì)量。我國(guó)國(guó)內(nèi)的大體積混凝土技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)較晚。導(dǎo)致我國(guó)在溫度裂縫問(wèn)題方面的研究也大約比國(guó)外晚了50年左右。這嚴(yán)重影響我國(guó)在大體積混凝土技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)程，阻礙我國(guó)建筑事業(yè)水平的提升。后期我國(guó)也對(duì)大體積混凝土的溫度裂縫問(wèn)題做了相應(yīng)的研究，在大型工程的研究中比如像大型水利工程船舶工程等方面的研究較多研究成果也較為顯著。但是在一些小型建筑工程比如像民用商用的建筑方面，我國(guó)進(jìn)行的相關(guān)研究較少導(dǎo)致在這一方面的發(fā)展緩慢。

1.2水泥水化熱導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫

在大體積混凝土的澆筑過(guò)程中水泥水化熱是出現(xiàn)溫度裂縫的重要原因。在水泥遇水時(shí)會(huì)產(chǎn)生較高的水化熱導(dǎo)致混凝土的溫度急劇升高。由于水泥的導(dǎo)熱性差加上混凝土體積過(guò)大厚度大，導(dǎo)熱性能更加受到影響。在混凝土的澆筑過(guò)程中水泥水化產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致混凝土的外部溫度急劇上升由于大體積混凝土導(dǎo)熱性能差，半徑超過(guò)2.5m的大體積混凝土的內(nèi)部基本處于隔熱狀態(tài)這就導(dǎo)致大體積混凝土在澆筑的過(guò)程中各部分的溫度極其不均勻的情況發(fā)生。并且在復(fù)雜的自然條件下混凝土在澆筑過(guò)程中向外輻射熱量的快慢也不相同，更加加大了溫度分布的復(fù)雜性?？傮w來(lái)說(shuō)是由于大體積混凝土各部分的溫度不同導(dǎo)致出現(xiàn)溫度裂縫的問(wèn)題發(fā)生。

1.3溫度變化和養(yǎng)護(hù)不到位

除了在施工過(guò)程中水泥水化產(chǎn)生的水化熱導(dǎo)致溫度差異，自然界的溫度也會(huì)在一定程度上導(dǎo)致溫度裂縫的產(chǎn)生。倘若在冬天，外界溫度較低的情況下施工，在混凝土澆筑時(shí)產(chǎn)生的熱量較大。這就導(dǎo)致大體積混凝土的溫度急劇上升和急劇下降。從而促進(jìn)溫度裂縫的產(chǎn)生。從防護(hù)方面來(lái)講，在面對(duì)惡劣天氣如大風(fēng)、嚴(yán)寒等天氣，混凝土的水分散失較快，從一定程度上導(dǎo)致大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生。

2大體積混凝土施工溫度裂縫的控制技術(shù)研究和進(jìn)展

2.1溫度裂縫控制中對(duì)于跳倉(cāng)技術(shù)的應(yīng)用

按照“抗與放”的原則進(jìn)行，“跳倉(cāng)法”的由來(lái)，是我國(guó)裂縫控制的研究人員、學(xué)者王鐵夢(mèng)教授提出的，其認(rèn)為，在施工中將大規(guī)模的混凝土施工面分為幾個(gè)不同的區(qū)域，結(jié)合“分層澆筑、隔塊施工、整體成型”的原則分布施工。當(dāng)在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)溫度應(yīng)力進(jìn)行釋放之后，可以把若干個(gè)小塊體連接在一起，形成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)主要依靠混凝土的抗拉強(qiáng)度抵抗混凝土的溫度應(yīng)力的目的。蒙圈，“跳倉(cāng)法”已經(jīng)被大量的在地下室底板的混凝土結(jié)構(gòu)中進(jìn)行了應(yīng)用。學(xué)者、研究人員李棟等人將“跳倉(cāng)法”應(yīng)用在超長(zhǎng)和超寬與超深的混凝土的地下結(jié)構(gòu)中。跳倉(cāng)的施工技術(shù)在大體積混凝土施工中的運(yùn)用，主要體現(xiàn)在澆筑方面，呈現(xiàn)出比較好的抗?jié)B效果以及抗裂效果。在具體的施工過(guò)程中還需要注意，相鄰兩塊間的間隔時(shí)間要大于一周，其在混凝土澆筑時(shí)間方面的控制和大體積混凝土接縫應(yīng)力的處理還是存在一些不足。

2.2溫度裂縫控制中對(duì)于材料控制法的應(yīng)用

結(jié)合導(dǎo)致大體積混凝土產(chǎn)生開(kāi)裂問(wèn)題的因素，對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行全分析，隨后，還要提出一定可行性的環(huán)節(jié)裂縫的技術(shù)，這是非常重要的。對(duì)于溫度裂縫進(jìn)行控制主要從基礎(chǔ)方法與選擇材料兩個(gè)方面考慮。加之，大體積混凝土的裂縫出現(xiàn)都是和溫度應(yīng)力存在很大的關(guān)系，但是溫度應(yīng)力是從水泥水化熱中來(lái)的，因此可以運(yùn)用下列措施進(jìn)行處理。一是，科學(xué)地選擇低或中水化熱型的水泥材料，降低混凝土溫度中的峰值;二是，將混合材料適當(dāng)?shù)靥砑釉诨炷林?，主要運(yùn)用的是粉煤灰材料，可以減小水泥材料在施工中的用量，并降低混凝土的絕熱溫升;三是，適當(dāng)?shù)靥砑泳從齽┖蜏p水劑在混凝土材料中，有助于降低混凝土攪拌時(shí)的用水量與水泥用量;四是，運(yùn)用大粒徑與較好形狀的顆粒、或者是搞性能的熱學(xué)，配上較好的骨料。例如，研究人員、學(xué)者王嘉楊等人結(jié)合多種文獻(xiàn)的研究，提出材料的控制方法主要是，對(duì)混凝土水化熱降低材料進(jìn)行科學(xué)化地選擇，保障其選擇的合理性，有助于降低混凝土成型中的溫度，還可以在混凝土的拌合物中適當(dāng)?shù)靥砑永w維，用這樣的方法提高混凝土本身的抗裂性能，實(shí)現(xiàn)避免發(fā)生凝土裂縫的目的。此外，研究人員、學(xué)者劉偉也曾做了相關(guān)試驗(yàn)，其研究的是摻加粉煤灰與乳化瀝青、聚丙烯纖維材料的混凝土的力學(xué)性能，同時(shí)，對(duì)摻改性的材料混凝土溫度應(yīng)力進(jìn)行了驗(yàn)證。

2.3溫度裂縫控制中對(duì)于水管冷卻法的應(yīng)用

因?yàn)樗嘣谑┕ぶ械挠昧糠浅４?，所以，水泥的水化過(guò)程會(huì)產(chǎn)生集中的多熱量，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的溫度逐漸上升，混凝土的內(nèi)部溫度能夠得到60～90°C。然而混凝土屬于熱的不良導(dǎo)體，其溫降的速度非常慢，想要對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行保障，促進(jìn)工程的施工進(jìn)度不斷提升，冷卻水管法的施工方法在大體積混凝土的溫控中經(jīng)常被運(yùn)用。也就是：將網(wǎng)狀水管預(yù)埋在混凝土當(dāng)中，通過(guò)管中的循環(huán)冷水，主要是指可用的地下水和江與河以及湖泊，還有自來(lái)水等水源，這部分水源的流動(dòng)對(duì)混凝土中的溫度進(jìn)行降低。上個(gè)世紀(jì)中期，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，主要是指美國(guó)，這一國(guó)家對(duì)胡佛壩進(jìn)行了設(shè)計(jì)，這是世界范圍中一個(gè)比較高的混凝土壩體。運(yùn)用的是水管冷卻的降溫技術(shù)，并在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施了很多試驗(yàn)，能夠看出，水管冷卻在混凝土壩體的溫將效果發(fā)面非常明顯。所以，這是大體積混凝土控制溫控問(wèn)題的重要措施。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，當(dāng)然也不遜色，研究人員、院士朱伯芳很早之前就對(duì)大壩混凝土當(dāng)中冷卻水管的計(jì)算問(wèn)題進(jìn)行了研究，利用積分的變換法，深入簡(jiǎn)析了大體積混凝土本身的熱源平面現(xiàn)象，與此同時(shí)，對(duì)非金屬的聚乙烯水管的降溫方法進(jìn)行研究，做了深入討論，并對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行全面研究，此外，還研究了水管冷卻等效熱源的傳導(dǎo)方程。

結(jié)語(yǔ)

大面積混凝土施工過(guò)程和技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，極易受到溫度的影響，使得其容易出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，對(duì)整個(gè)建筑工程的施工質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。在這樣的發(fā)展背景下，要想有效避免裂縫問(wèn)題的出現(xiàn)，就要在施工過(guò)程中對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，從而促進(jìn)其施工質(zhì)量的有效提升。

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