張弘

摘要：在水利工程施工中，保溫養(yǎng)護(hù)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(qiáng)度，以提高混凝土塊體承受溫度應(yīng)力時(shí)的抗裂能力，達(dá)到防止或控制溫度裂縫的目的。本文分析了大體積混凝土裂縫成因，提出大體積混凝土的溫控措施。

關(guān)鍵詞：水利工程;大體積混凝土;溫控措施

前 ?言

隨著我國(guó)水利水電事業(yè)的發(fā)展，越來越多的水利工程的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，混凝土大壩體積也越來越大，而隨著混凝土體積的增大，很多水利大壩都出現(xiàn)了不同程度、不同形式的裂縫，這是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象。它是長(zhǎng)期困擾著建筑工程技術(shù)人員的技術(shù)難題。為此，需要有必要開展面向水利工程大體積混凝土工程的溫度裂縫控制與防范技術(shù)研究。

一、大體積混凝土裂縫成因分析

大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫，按其深度不同，可分為貫穿裂縫、深層裂縫及表層裂縫3種。貫穿裂縫切斷了結(jié)構(gòu)斷面，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害性是較嚴(yán)重的;深層裂縫是部分切斷了結(jié)構(gòu)斷面，也有一定的危害性;表層裂縫一般危害性較小，但處于基礎(chǔ)或老混凝土約束范圍內(nèi)的表層裂縫，在內(nèi)部混凝土降溫過程中可能發(fā)展為貫穿裂縫。

溫度裂縫是由溫度變化在不同的約束條件下，致使微觀裂縫擴(kuò)展形成宏觀裂縫。一般來說，表面裂縫如果較淺、沒有發(fā)展到結(jié)構(gòu)中的鋼筋表面且隨溫度變化不再發(fā)展，通常不影響工程質(zhì)量，但絕大多數(shù)是有害裂縫。

水泥水化熱是大體積混凝土中主要溫度因素?；炷猎谟步Y(jié)過程中，由于水泥的水化作用，在初始幾天產(chǎn)生大量的水化熱，混凝土溫度升高。由于混凝土導(dǎo)熱不良，體積較大，相對(duì)散熱較小，因此形成熱量的積聚。內(nèi)部水化熱不易散失，外部混凝土散熱較快，水化熱溫升隨壁（板）厚度增加而加大，混凝土形成一定的溫度梯度。無論溫升階段還是溫降階段，混凝土中心溫度總是高于混凝土表面溫度。根據(jù)熱脹冷縮的原理，中心部分混凝土膨脹速率要比表面混凝土大。因此，混凝土中心與表面各質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)約束以及來自地基及其他外部邊界約束的共同作用，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)溫度梯度大到一定程度時(shí)，表面拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面產(chǎn)生裂縫。在升溫階段，混凝土未充分硬化，彈性模量小，因此拉應(yīng)力較小，只引起混凝土表面裂縫。

二、大體積混凝土溫度裂縫的控制措施

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(duì)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。

1.1 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(cāng)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(cāng)到拌和樓，應(yīng)采取隔熱、保溫措施?；炷涟韬蜁r(shí)，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(jìn)度，減少混凝土的暴露時(shí)間;基礎(chǔ)部位混凝土，應(yīng)在有利季節(jié)進(jìn)行澆筑等措施。

1.2 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(jì)要求的溫度。如采用壩體中期通水冷卻，由計(jì)算確定，一般2個(gè)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℃。

1.3 降低混凝土的水化熱溫升。如在滿足混凝土各項(xiàng)設(shè)計(jì)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(jì)，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(hù)混凝土，有利于表面散熱;采用冷卻水管進(jìn)行初期冷卻等措施。

1.4 進(jìn)行表面保護(hù)。在低溫季節(jié)和氣溫驟降季節(jié)，混凝土應(yīng)進(jìn)行必要的表面保護(hù)。如模板拆除時(shí)間應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)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(shí)拆模。在氣溫較低季節(jié)，當(dāng)預(yù)計(jì)拆模后有氣溫驟降，應(yīng)推遲拆模時(shí)間;如必須拆模，應(yīng)在拆模的同時(shí)采取保護(hù)措施。

1.5 特殊部位的溫度控制措施。如對(duì)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(jìn)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(jì)要求，并應(yīng)安排在有利季節(jié)進(jìn)行;必要時(shí)，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(shí)，應(yīng)在混凝土澆筑時(shí)埋設(shè)冷卻水管進(jìn)行后期冷卻等。

2.加強(qiáng)混凝土的保溫和養(yǎng)護(hù)

剛澆筑的混凝土強(qiáng)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(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)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(qiáng)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(duì)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(xiàng)目地點(diǎn)、氣溫以及控制混凝土內(nèi)外溫差等條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。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.加強(qiáng)混凝土的溫度監(jiān)測(cè)工作

溫度控制是大體積混凝土施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是防止溫度裂縫的關(guān)鍵。做好測(cè)溫工作，隨時(shí)控制砼內(nèi)的溫度變化，及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)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(jiǎn)易測(cè)溫法，只需要采用較簡(jiǎn)單的設(shè)備，就能直觀地測(cè)得混凝土內(nèi)部溫度，而且精確度高，花費(fèi)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(zhǎng)度截?cái)?，其一端用比鋼管外徑?0mm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(diǎn)，兩點(diǎn)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。

三、結(jié)束語

隨著國(guó)家對(duì)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(xiàng)目中，對(duì)施工質(zhì)量及裂縫控制要求也越來越高。同時(shí)，在養(yǎng)護(hù)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(hù)，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(hù)措施。

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