摘 要:隨著國家對水利建設(shè)投資的增加，大體積混凝土技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工程項目中，對施工質(zhì)量及裂縫控制要求也越來越高。本文就混凝土的溫度變化及裂縫產(chǎn)生的原因，提出混凝土的溫控措施。

關(guān)鍵詞:大體積混凝土 裂縫 溫度應(yīng)力 措施

中圖分類號:TV5\t\t\t文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A\t\t\t文章編號:1672-3791(2011)10(a)-0082-01

1 混凝土溫度變化過程

大體積混凝土澆筑后，因水泥水化熱的釋放及混凝土導(dǎo)熱性的不良等原因，內(nèi)部溫度短時間內(nèi)明顯升高。以后熱量逐漸散發(fā)出去，最終壩體溫度達(dá)到穩(wěn)定，這一自然降溫過程極為緩慢，延續(xù)時間較久，大體積混凝土澆筑后的溫度變化過程概括為:溫降期、溫升期和穩(wěn)定期等三個過程。

2 混凝土裂縫產(chǎn)生原因

混凝土的溫度變化，導(dǎo)致混凝土因熱脹冷縮作用而發(fā)生溫度變形，這種變形往往受到約束而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力為拉應(yīng)力且超過混凝土的抗拉強度，則產(chǎn)生溫度裂縫。

2.1 水泥水化熱

水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)相對較小，所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部的水化熱無法及時散發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)外溫差增大。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以自然散熱，實際上內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3d～5d。

2.2 外界氣溫變化

大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會大大增加內(nèi)外層混凝土溫差，這對大體積混凝土是極為不利的。溫度應(yīng)力是由于溫差引起溫度變形造成的;溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。同時，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內(nèi)部的最高溫度一般可達(dá)60℃～65℃，并且有較長的延續(xù)時間。因此，應(yīng)采取溫控措施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力。

2.3 混凝土的收縮

混凝土中約20%的水分是水泥硬化所必須的，而約80%的水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會引起混凝土體積的收縮?；炷潦湛s的主要原因是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以恢復(fù)膨脹并幾乎達(dá)到原有的體積。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化，這對混凝土是很不利的。

3 混凝土溫度裂縫控制

3.1 控制混凝土溫升

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在降溫階段，由于降溫和水分蒸發(fā)等原因產(chǎn)生收縮，再加上存在外約束不能自由變形而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。因此，控制水泥水化熱引起的溫升，即減小了降溫溫差，這對降低溫度應(yīng)力、防止產(chǎn)生溫度裂縫能起釜底抽薪的作用。為控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)因水泥水化熱而產(chǎn)生的溫升，需采取相應(yīng)的施工措施。

(1)降低混凝土澆筑溫度。如采取通過地弄材料;搭蓋涼棚，噴灑水霧降溫等措施降低料倉骨料溫度。采用風(fēng)冷、浸水、噴灑冷水等措施預(yù)冷粗骨料。骨料從預(yù)冷倉到拌和樓，應(yīng)采取隔熱、保溫措施?；炷涟韬蜁r，可采用冷水、加冰等降溫措施。高溫季節(jié)應(yīng)加快混凝土澆筑的施工進度，減少混凝土的暴露時間;基礎(chǔ)部位混凝土，應(yīng)在有利季節(jié)進行澆筑等措施。

(2)降低壩體內(nèi)外溫差。為降低壩體內(nèi)外溫差，防止或減少表面裂縫，應(yīng)在低溫季節(jié)前，將壩體溫度降至設(shè)計要求的溫度。如采用壩體中期通水冷卻，由計算確定，一般2個月左右。通過水溫與混凝土內(nèi)部溫差之差，不應(yīng)超過20℃，日降溫不超過1℃。

(3)降低混凝土的水化熱溫升。如在滿足混凝土各項設(shè)計指標(biāo)的前提下，應(yīng)采用水化熱低的水泥，優(yōu)化配合比設(shè)計，采取綜合措施，減少混凝土的單位水泥用量;在高溫季節(jié)，可采用表面流水養(yǎng)護混凝土，有利于表面散熱;采用冷卻水管進行初期冷卻等措施。

(4)進行表面保護。在低溫季節(jié)和氣溫驟降季節(jié)，混凝土應(yīng)進行必要的表面保護。如模板拆除時間應(yīng)根據(jù)混凝土強度及混凝土的內(nèi)外溫差確定，并應(yīng)避免在夜間或氣溫驟降時拆模。在氣溫較低季節(jié)，當(dāng)預(yù)計拆模后有氣溫驟降，應(yīng)推遲拆模時間;如必須拆模，應(yīng)在拆模的同時采取保護措施。

(5)特殊部位的溫度控制措施。如對巖基深度超過3m的塘、槽回填混凝土，應(yīng)采用分層澆筑或通水冷卻等溫控措施，控制混凝土最高溫度;回填混凝土應(yīng)在有利季節(jié)進行或采用低溫混凝土施工;并縫塊澆筑前，下部混凝土溫度應(yīng)達(dá)到設(shè)計要求，并應(yīng)安排在有利季節(jié)進行;必要時，采用初期通水冷卻或其他措施。自然冷卻不能達(dá)到壩體的接縫灌漿溫度要求時，應(yīng)在混凝土澆筑時埋設(shè)冷卻水管進行后期冷卻等。

3.2 加強混凝土的保溫和養(yǎng)護

剛澆筑的混凝土強度低、抵抗變形能力小，如遇到不利的溫濕度條件，其表面容易發(fā)生有害的冷縮和干縮裂縫。保溫的目的是減小混凝土表面與內(nèi)部溫差及表面混凝土溫度梯度，防止表面裂縫的發(fā)生。無論在常溫還是在負(fù)溫下施工，混凝土表面都需覆蓋保溫層。進行保溫保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不應(yīng)少于14d，使砼硬化過程中產(chǎn)生的溫差應(yīng)力小于砼本身的抗拉強度，從而可避免砼產(chǎn)生貫穿性的有害裂縫。常溫保溫層，可以對混凝土表面因受大氣溫度變化或雨水襲擊的溫度影響起到緩沖作用;負(fù)溫保溫則根據(jù)工程項目地點、氣溫以及控制混凝土內(nèi)外溫差等條件進行設(shè)計。保溫層兼有保濕的作用，如果用濕砂層，溫鋸末層尤為突出，保濕可以提高混凝土的表面抗裂能力。

3.3 加強混凝土的溫度監(jiān)測工作

溫度控制是大體積混凝土施工中的一個重要環(huán)節(jié)，也是防止溫度裂縫的關(guān)鍵。做好測溫工作，隨時控制砼內(nèi)的溫度變化，及時調(diào)整保溫及養(yǎng)護措施，使混凝土中心溫度與表面溫度的差值、混凝土表面與大氣溫度差值均不應(yīng)超過25℃。

大體積混凝土的簡易測溫法，只需要采用較簡單的設(shè)備，就能直觀地測得混凝土內(nèi)部溫度，而且精確度高，花費少。具體做法如下:(1)使用φ48的腳手架鋼管或其他無縫鋼管，管壁厚度以2mm為宜，內(nèi)徑為30mm～50mm。按量取所需長度截斷，其一端用比鋼管外徑大10mm的圓鋼板焊牢密閉，使其不能滲水。(2)焊接好的鋼管呈正三角形，布置于綁扎好的底板鋼筋網(wǎng)架上，并焊牢，再用橡皮套管套于距鋼管底部50mm處，管兩端用鐵絲扎牢，確保水不能滲入管內(nèi)。鋼管口用木塊塞好。鋼管平面布置點，兩點間距為600mm;上管底距混凝土板面150mm，中管底距板底為1/2板厚，下管底距板底面150mm。(3)混凝土澆筑后，即向鋼管中裝入自來水，每隔一定時間用棒式溫度計伸入管中，即可知該鋼管下部混凝土溫度。將不同深度管中所測溫度相比較，即能得知該處混凝土上下點的溫差。從而能控制混凝土養(yǎng)護溫度，確保底板混凝土工程質(zhì)量。

4 結(jié)語

在水利工程施工中，保溫養(yǎng)護是大體積混凝土施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其目的主要是降低大體積混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差以及降低混凝土塊體的降溫速度，充分利用混凝土的抗拉強度，以提高混凝土塊體承受溫度應(yīng)力時的抗裂能力，達(dá)到防止或控制溫度裂縫的目的。同時，在養(yǎng)護過程中保持良好的溫度和防風(fēng)條件，使混凝土在良好的環(huán)境下養(yǎng)護，施工人員應(yīng)根據(jù)事先確定的溫控指標(biāo)的要求，來確定大體積混凝土澆筑后的養(yǎng)護措施。

①作者簡介:鐘志標(biāo)(1967，3，11-)，男，廣東省清遠(yuǎn)市人，工程技術(shù)人員，中專學(xué)歷，主要從事水利水電工程施工管理工作。