大体积混凝土工程温度裂缝的控制措施探讨

摘要：大体积混凝土温度裂缝问题十分复杂，涉及到结构、建筑材料、施工、岩土、环境等多方面因素。本文在参考了大量文献资料、总结了大体积混凝土温度裂缝产生的原因的基础上，探讨和阐述了混凝土温度裂缝的控制方法。
　　关键词：大体积混凝土；温度裂缝；控制措施
　　引言
　　大体积混凝土基础在施工中，由于结构尺寸大，混凝土用量多，在水泥水化热引起混凝土内部温度变化及外界气温变化的影响下，会产生较大的温度收缩应力，而导致混凝土结构产生裂缝。因此，控制混凝土浇筑块体因水泥水化引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度，防止混凝土有害裂缝的出现，是施工技术的关键问题。
　　1混凝土原材料的合理选择
　　1.1水泥
　　水泥水化热是产生温度应力的主要影响因素，因此水泥是大体积混凝土的关键环节。大体积混凝土所用水泥应采用水化热低、凝结时间长、后期强度高的水泥，如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥，一般不采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，这两种水泥主要的缺点是水泥的水化热较高。大体积混凝土中严禁使用体积安定性不良的水泥，水泥安定性不稳定，水泥硬化后，会使结构产生膨胀性裂缝，影响工程质量，甚至引起严重事故，所以水泥进场后最好检测水泥的体积安定性。
　　1.2骨料
　　石子的选择可根据施工条件，尽量选用结构致密、具有足够强度、粒径较大、级配较好的石子，以减少用水量和水泥用量，减少混凝土的收缩和泌水性。在配合比相同的条件下，使用碎石的混凝土强度高，抗裂性能也较卵石的高，所以对于大体积混凝土工程，由于抗裂度要求高，施工时宜采用碎石作为粗骨料。
　　1.3掺合料
　　为了节约水泥，改善混凝土性能，在拌制混凝土时掺入的矿物粉状材料，称为掺合料。常用的有粉煤灰、硅粉、磨细矿渣粉、烧粘土、沸石岩粉、磨细自燃煤研石等。其中粉煤灰的应用最为普遍。大体积混凝土施工中，掺加适量的优质粉煤灰，可以改善混凝土的性能、减少混凝土的水化热，还可以降低工程成本。
　　1.4外加剂
　　为保证大体积混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，混凝土外加剂是指在混凝土拌和过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物质。如掺用减水剂，在保证混凝土满足设计强度的前提下，可最大限度的减少水泥用量。掺用缓凝减水剂可延长混凝土的初凝时间，延迟水化放热速度和热峰值出现的时间，这样就会降低混凝土早期的内外温差，有利于防止裂缝的出现。加入膨胀剂可使混凝土获得一定膨胀值，以抵消或者减缓由于混凝土收缩而产生的拉应力，从而防止混凝土产生开裂。大体积混凝土中常用的外加剂有木质素磺酸盐类减水剂、高效缓凝减水剂、UEA型膨胀剂等。
　　2施工中的控制措施
　　2.1混凝土的拌制和振捣
　　在混凝土搅拌时，采用二次投料新工艺(也称为裹砂法)，即在改变以往的投料程序，采取先把水、水泥和砂拌和后，再投放石子进行搅拌的新方法。这种搅拌工艺的主要优点是无泌水现象，混凝土上下层强度差减少，可有效地防止水分向石子与水泥砂桨界面的集中，使硬化后的界面过渡层的结构致密、粘结加强，从而可使混凝土强度提高10%左右。当混凝土强度基本不变时，可减少水泥用量7%左右。
　　浇筑后的混凝土，在振动界限以前，采取二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和孔隙，提高混凝土与银筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，以减小内部微裂，增加混凝土密实度，从而使混凝土的强度提高10%-20%。在大体积混凝土基础的垂直施工缝处留缝与接缝时，均宜采用二次振捣。混凝土二次振捣的最佳时河与水泥品种、水灰比、坍落度、气温、混凝土运输距离、浇筑速度、振捣条件等有关，一般宜在混凝土浇筑后lh左右。
　　2.2浇筑方法的合理性
　　在时间允许的条件下，可将大体积混凝土结构采用分层多次浇筑，施工层之间的结合按施工缝处理，即薄层浇筑技术，它可以使混凝土内部的水化热得以充分地散发，但应注意的是分层厚度和层间间歇时间。分层厚度一般控制在0.6-2.0m的范围内，具体取值根据工程情况及温度收缩应力计算来定。层间间歇时间不宜过短也不宜过长。如果间歇时间过长，则会延长施工工期，另一方面也会使原混凝土对新浇筑层混凝土产生较大的约束，从而在上下层混凝土结合面产生难以发现的垂直裂缝。选择上层混凝土覆盖的适宜时间，应是在下层混凝土温度己降到一定值时，即上层混凝土温升传递到下层后，下层混凝土温度回升值不大于原混凝土最高温升，根据经验，一般约取5-7天为宜。
　　2.3温度、温差的控制
　　为了降低混凝土浇筑温度，以降低温差，减小温度应力，浇筑时间最好安排在低温季节或夜间，这样不仅能降低入仓温度，也可降低水化热温升。因此防裂要求高且易裂的结构物最好在低温季节施工。在高温季节日光直射的混凝土，入仓温度比日平均气温高5℃左右，而在夜间浇筑则入仓的温度和分平均温度大致相同，所以把重要部分和易裂部位安排在夜间施工将会有较好的效果。为降低水化热温升和减小内外温差，一般在混凝土的升温期要加速散热，降温期要控制散热。
　　3混凝土的养护温度监测
　　温度监测是大体积混凝土施工中的一个重要环节，也是防止温度裂缝的关键。在混凝土浇筑过程中应进行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程中应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度等监测。这些监测结果能反映大体积混凝土浇筑块体内温度变化的实际情况及所采取的施工技术措施的效果，为施工组织者在施工过程中及时准确采取温控对策提供科学依据，实现情报化施工。
　　在施工中可采用简易测温法，即在混凝土内预埋钢管，用便携式电子温度计测温。目前，在大体积混凝土温度、温差监测工作中引入了计算机技术，提高了监测速度与监测精度，并可进行不间断的自动监测，实现了监测工作自动化。在程序编制中输入最大温差控制值，可以实施温差超值声、光自动报警，根据打印的监测数据、变化曲线可以预测温度及其变化的趋势，及时采取有效措施对混凝土的内外温差、温度陡降与内部温差进行控制。
　　结语
　　在大体积混凝土基础施工中，应从原材料的合理选择、配合比的科学确定、施工方法的恰当选择、加强混凝土的养护及温度监测等方面，采取相应措施控制裂缝。优先选用水化热低的水泥，结构致密、粒径较大、级配良好的骨料，掺加适量的矿质掺合料和外加剂，可以减少混凝土的水化热、改善混凝土的性能。采用分层浇筑的方法，改进混凝土的拌制和振捣，有效降低混凝土的内外温差，减少收缩值并弱化基础的约束作用。混凝土浇筑完成后要加强养护，严格控制温差，在混凝土浇筑过程中进行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度等监测。通过这些措施，能够有效防止大体积混凝土基础出现裂缝，保证混凝土的质量。
　　参考文献
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　　2.李跃.大体积混凝土的温控和防裂技术研究.武汉理工大学.2004
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