大体积混凝土施工过程中温控防裂技术

大体积混凝土施工过程中温控防裂技术

曹玉江

摘要：结合工程实践对大体积混凝土温度裂缝作了详细的分析和探讨，并总结出几项防止裂缝的技术措施。

关键词：大体积混凝土；温度裂缝；温度控制防裂措施

引言

温度变形产生的裂缝是大体积混凝土施工中最常见最严重的质量通病。因此研究温控防裂技术保证使用常规材料常规条件下的正常施工已成为一项重要课题。

1大体积混凝土温度变形产生的原因

水泥水化热是大体积混凝土中主要温度因素。水化热升温常达30~50℃。混凝土在硬化过程中由于水泥水化作用在最初几天产生大量的水化热，由于混凝土导热不良形成热量的累积从而引起混凝土温度升高和体积膨胀。大体积混凝土中心的水化热升温随壁（或板）厚增加而增加，在升温时混凝土未充分硬化部分的弹性模量很小因而升温时壁内累积的压应力数值不大。在降温收缩时，混凝土本结硬，弹性模量很大，因此这种收缩引起很大的拉应力。浇注温度加水化热温度构成最高温度，如果不采取方法控制最高温度值。不加强保温措施以减少内外温度差或不改善约束条件以减少温度应力，势必导致结构出现温度裂缝，严重时可形成贯穿性裂缝。由于外界气温变化引起混凝土内部温度变化，在大陆性气候地区或寒冷地区外界温度变化往往成为影响混凝土温度变形的主要因素。实践经验表明大体积混凝土裂缝很多是在寒潮期间出现的，此时气温较低由于时间短促，混凝土徐变不能充分发挥，况且温度梯度大因而引起很大的温度应力。施工期间混凝土的最高温度冷却到稳定温度往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。

综合上述：大体积混凝土内部的温度应力是由水化热浇灌温度和外界气温变化等各种温度差引起的，是它们的叠加应力。温度应力是由于强迫变形引起约束力愈大应力也愈大。由于混凝土是一种脆性材料抗拉强度只是抗压强度的1/10左右，当混凝土内温度应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土就会出现温度变形产生裂缝。混凝土的温度变形经常发生在建筑受弯断面和孔洞四周应力集中的地方，混凝土强度最低的部位和温度急剧变化的表面和应力最大的核心部位。

2工程施工中裂缝控制

在混凝土浇注前进行裂缝控制计算，浇注后可能产生的温度力。

估算出收缩应力后，施工中采取以下防裂措施：

2.1调整混凝土配合比减少水泥用量降低水化热温升值。

水泥选用低于水化热的425#矿渣水泥。粗骨料选用40~50mm粒径碎石，含泥量小于2％。细骨料选用中粗砂，含泥量小于4％。

外加剂采用双掺法，在混凝土中掺水泥量3‰的木质素黄酸钙可改善混凝土的和易性同时可将初凝时间延缓到5小时以上，保证浇注不出现施工缝。在每立方米混凝土中掺Ⅰ级粉煤灰55kg可使水泥用量由380kg/m3降为320kg/m3。有关资料表明每立方米混凝土用量每增10kg，水化热将使混凝土温度增减1℃。

2.2控制混凝土入模温度

施工中采用深井水拌制。粗骨料在高温天气和日照时间洒水降温。用袋装水泥要加强库房通风降低库房温度。混凝土搅拌站就近设置减少运输距离。如果因工程施工工期短、面积较大可选用泵送混凝土，要求塌落度8~10cm。

2.3改善约束条件

按设计要求3cm伸缩缝施工时必须保证（铺设3cm厚泡沫塑料）不同基础重叠处铺设油毡，使基础混凝土在温度变化时可自由伸缩。

2.4加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度

保证施工质量；在应力集中部位增强构造配筋。提高混凝土抗裂性。

2.5派专人测温混凝土浇注后即陆续

测温工作其测温频率为：第1天至第3天：每2小时一次；第4天至第8天：每4小时一次；第9天至第15天：每6小时一次；第16天至第20天：每12小时一次；第21天至第28天：每24小时一次。

根据测温情况随时采取措施控制混凝土内外温差不大于25℃。

2.6加强养护

加强洒水保温促进水化提高早期强度。在浇注中尽量将振捣离析水排出。混凝土浇注完毕覆盖一层塑料薄膜两层革袋并洒水养护。凡沟道洞口用草袋封严保持沟内水化热温度不易散失使混凝土内外温度保持基本平衡。

3结论与建议

3.1结论

工程应在施工前对较大体积的混凝土温度应力进行估算，浇注后合理布置测温孔密切注视基础混凝土内外温差变化情况并根据实测温度曲线计算温度应力。由于在混凝土施工中采取了一系列行之有效的技术措施，精心组织施工未出现任何裂缝效果良好施工结果与计算吻合较好。

3.2建议

防止大体积混凝土出现裂缝，一方面应从控制温度改善约束即从减小温度差着手；另一方面尽可能设法提高抗裂能力。

3.2.1控制温度

a.选用水化热低的水泥配制混凝土。优先选用大坝水泥矿渣水泥，并适当添加粉煤灰等掺合料以减少水泥用量，充分发挥混凝土后期强度。

b.掺用缓凝剂和缓凝减水剂。

c.降低浇筑温度。夏天施工应对一种或多种材料进行予冷冷却拌和水或在水中掺冰屑。冬天施工控制浇灌温度在5℃左右，以保证不冻为原则。

d.浇注正初始温差即浇筑温度大于介质温度混凝土时减少浇灌层厚度可散发一部分热量。

e.在混凝土内埋设循环水管通入冷水降低混凝土内部温度。

f.混凝土浇注后严格保温保湿养护夏季保湿冬季保温，不急于拆模充分发挥应力松弛效应。

g.混凝土浇注前对其温度应力进行估算合理布置。测温孔浇注后密切注视基础混凝土内外温度差变化情况并根据实测温度曲线计算温度应力，发现问题及时采取措施，保证内外温差不超过25℃。

3.2.2改善约束条件

混凝土应力的大小取决于结构的约束情况，而约束作用的大小与分缝间距有密切关系。合理的分缝能减轻约束作用，缩小约束范围。一般分缝间距控制方案12~18m为宜，后浇缝的宽度应虑便于拆模满足同截面钢筋搭接比度的要求，以不小于1m为宜。后浇缝混凝土宜选用膨胀水泥配制。其开始浇筑时间应在全体结构浇灌完40天以后进行。

3.2.3合理配筋

合理的配筋可以限制裂缝的开展，减少数目小宽度较大的裂缝改善数目多宽度小的裂缝从而减轻裂缝的严重程度。构造钢筋部位除在结构表面层设置外，还应对结构薄弱部位，例如：在断面突变和洞口四周应力集中的部位进行加强。

3.2.4加强混凝土的保温和养护

混凝土的保温目的是减少混凝土内外温度差及混凝土表面温度梯度防止表面裂缝。无论是在常温还是在负温下施工混凝土表面都需覆盖保温层。常温保温层可以对混凝土表面因受大气温度变化或雨水袭击的温度影响起缓冲作用。负温保温层则要根据工程特点气温以及控制混凝土内外温度差等条件进行设计但负温保温层必须覆盖有不透气的材料否则很难奏效。保温常兼有保湿作用，保湿能提高混凝土表面抗裂能力。大体积混凝土的养护期以不少于一个月为宜。对寒冷地区的寒冷季节保温期还应相应延长。