韋志航

（廣東建工對(duì)外建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510000）

水利工程大體積混凝土溫度控制施工措施

韋志航

（廣東建工對(duì)外建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510000）

水利工程大體積混凝土的溫度裂縫控制是一個(gè)普遍存在而又難于解決的工程實(shí)際問(wèn)題。筆者就混凝土工程施工中常見(jiàn)的一些溫度控制及裂縫問(wèn)題做了探討分析，并針對(duì)具體情況提出一些預(yù)防控制措施。

混凝土；溫度裂縫；控制措施

混凝土結(jié)構(gòu)物中實(shí)體最小尺寸不小于1 m的部位所用的混凝土即為大體積混凝土，而水工混凝土具有嚴(yán)格的抗凍、抗?jié)B、防裂要求。所以對(duì)水工大體積混凝土的施工應(yīng)采取不同于其他大體積混凝土的施工措施。本文將結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)討論水工大體積混凝土溫度控制的施工措施。

1 大體積混凝土溫度控制的目的

對(duì)于大體積混凝土進(jìn)行溫度控制的目的就是減少混凝土的裂縫，包括表面裂縫和貫穿裂縫。在混凝土澆注后，水泥因水化引起水化熱，由于混凝土體積大，又是熱的不良導(dǎo)體，聚集在混凝土內(nèi)部的水化熱量不易散發(fā)，使混凝土內(nèi)部溫度顯著上升。混凝土表面則相對(duì)容易散發(fā)熱量，這樣就形成混凝土內(nèi)外溫差。混凝土內(nèi)部熱膨脹產(chǎn)生壓應(yīng)力，混凝土表面受外界影響大，容易散失水分，產(chǎn)生拉應(yīng)力。新澆注混凝土前期抗拉強(qiáng)度很低，當(dāng)表面拉應(yīng)力超過(guò)混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。表面裂縫在承受外界氣溫驟變或外界荷載時(shí)又會(huì)向貫穿裂縫發(fā)展，最終會(huì)影響水工混凝土的防滲抗凍和整體性。

2 大體積混凝土溫度控制的措施

由混凝土裂縫產(chǎn)生的原因可知，混凝土溫度控制的主動(dòng)措施是減小混凝土內(nèi)外溫差，被動(dòng)措施是阻止混凝土裂縫的進(jìn)一步發(fā)展。防止混凝土裂縫，必須從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，原材料選擇，配合比設(shè)計(jì)、施工安排、施工質(zhì)量、混凝土溫度控制、養(yǎng)護(hù)和表面保護(hù)等方面采取綜合措施。

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

大體積混凝土裂縫中表面裂縫占60 %～70 %，所以減少混凝土表面裂縫成為問(wèn)題的重點(diǎn)?？梢栽诖篌w積混凝土表面配置適當(dāng)鋼筋來(lái)減少裂縫的產(chǎn)生和將表面裂縫分散化小。

2.2 材料選擇

盡量選擇低水化熱水泥，摻加粉煤灰和減水劑。粉煤灰的摻加可以提高混凝土的和易性，同時(shí)可代替部分水泥減少水化熱。但是摻入粉煤灰的混凝土早期抗拉強(qiáng)度較不摻粉煤灰的混凝土抗拉強(qiáng)度低，故粉煤灰的摻量不宜太高。外加劑如減水劑等可以有效減少混凝土中水的用量，從而降低水泥用量減少水化熱。集料在混凝土中體積超過(guò)50 %，在混凝土成型階段是一種導(dǎo)熱介質(zhì)，因此選擇導(dǎo)熱性能高、熱膨脹系數(shù)小的集料也是降低混凝土內(nèi)外溫差值的有效辦法。

2.3 配合比的優(yōu)化

混凝土的強(qiáng)度由內(nèi)部膠孔比決定。雖然膠孔比很難測(cè)定，但充分密實(shí)的混凝土在任何水化程度下其膠孔比都可以用水灰比來(lái)確定。根據(jù)有關(guān)工程實(shí)測(cè)，水灰比與混凝土強(qiáng)度成反比。配合比要在滿(mǎn)足工程強(qiáng)度和工作性能要求的前提下，適當(dāng)考慮增加粗集料的用量。當(dāng)集料用量增加后表面積隨之增大，吸水量也相應(yīng)提高，未水化的水泥就可以充當(dāng)填料，降低混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的總孔隙體積，使混凝土強(qiáng)度得以提高。另外，粗集料占有的體積提高后可以減少水泥用量，從而降低水化熱。

2.4 施工管理措施

水工大體積混凝土施工主要的任務(wù)就是減小混凝土內(nèi)外部溫差?？梢酝ㄟ^(guò)降低混凝土內(nèi)部溫升和控制表面溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.4.1 降低混凝土各配料的溫度

集料堆放高度不宜低于6 m，對(duì)集料搭設(shè)涼棚、進(jìn)行噴霧、風(fēng)冷、浸水、噴灑冷水等降溫措施能降低骨料溫度。利用地下冷水或在拌和水中加冰也是一個(gè)很好的降低混凝土拌和溫度的途徑。

2.4.2 混凝土拌和溫度控制

在混凝土拌和過(guò)程中，也要采取措施減小混凝土各組分溫度上升幅度。

2.4.3 混凝土運(yùn)輸澆筑

盡量縮短混凝土運(yùn)輸及等待卸料時(shí)間。炎熱天氣為防止長(zhǎng)途運(yùn)輸過(guò)程中混凝土溫度回升，可在運(yùn)輸設(shè)備外裹防曬布。澆筑倉(cāng)面時(shí)可采用噴霧等措施降溫?；炷翝仓税才旁谠缤硪归g及陰天進(jìn)行。當(dāng)澆筑尺寸較大時(shí)，可采用臺(tái)階式分層澆筑法?；炷疗絺}(cāng)振搗后采用隔熱材料及時(shí)覆蓋。

2.4.4 混凝土分層澆筑間隔

一般混凝土內(nèi)部溫度在澆筑后8 h～9 h后開(kāi)始上升，2 d～3 d溫度達(dá)到最高，第4 d開(kāi)始緩慢下降，6 d～20 d內(nèi)部溫度變化不大。因?yàn)榛炷帘┞对谕饨缜闆r下7 d～20 d后會(huì)出現(xiàn)表面裂縫，故分層澆筑混凝土澆筑間隔宜為5 d～6 d。這樣上層新澆筑混凝土就能充當(dāng)下層混凝土的保溫層，減少混凝土裂縫的產(chǎn)生。

2.4.5 混凝土內(nèi)部溫度降低

為更好地排出混凝土內(nèi)部熱量，可在混凝土澆筑層中間位置埋設(shè)冷卻管道，利用循環(huán)水來(lái)帶出混凝土內(nèi)熱量。冷卻水管安裝間距根據(jù)熱工計(jì)算和工程實(shí)際情況選擇。循環(huán)水與混凝土內(nèi)溫度差不宜大于25 ℃，水流速度不宜超過(guò)0.6 m/s，每24 h變換水流方向一次，相鄰2 d冷卻水溫差不宜大于1 ℃。

2.4.6 混凝土表面保護(hù)措施

根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度和外界氣溫條件確定模板拆除時(shí)間，避免在氣溫驟變時(shí)拆模，必要時(shí)可在模板拆除后用隔熱材料對(duì)表面進(jìn)行覆蓋。養(yǎng)護(hù)控制可以延緩收縮和散熱時(shí)間，使混凝土在緩慢散熱的過(guò)程中獲得必要的強(qiáng)度來(lái)抑制溫度應(yīng)力，同時(shí)也可以防止混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大并超過(guò)允許界限（一般為 20 ℃～25 ℃）。

3 混凝土內(nèi)部溫度觀測(cè)

溫度觀測(cè)可作為確定混凝土澆注間隔、冷卻措施、養(yǎng)護(hù)措施、拆模時(shí)間、裂縫發(fā)展的依據(jù)，對(duì)于合理控制混凝土裂縫具有重要的意義。

3.1 安放金屬溫度探測(cè)桿

在每層混凝土澆注層中間位置安放金屬溫度探測(cè)桿，對(duì)混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)行不斷監(jiān)測(cè)。

3.2 數(shù)據(jù)采集

在混凝土溫度上升過(guò)程中每2 h測(cè)一次。溫度最高階段每4 h測(cè)一次，溫度下降過(guò)程中每8 h測(cè)一次?？偙O(jiān)測(cè)時(shí)間不少于20 d。

3.3 數(shù)據(jù)用途

對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)分析，然后制定合理的通水冷卻時(shí)間、水流速度、水流方向等，也可以制定合理的養(yǎng)護(hù)方案，制定上層混凝土澆注時(shí)間。

4 溫度的控制措施

大體積混凝土緊靠基礎(chǔ)產(chǎn)生貫穿裂縫，無(wú)論對(duì)壩的整體受力還是防滲效果的影響比之淺層表面裂縫的危害都大得多。表面裂縫雖然可能成為深層裂縫的誘發(fā)因素，對(duì)壩的抗風(fēng)化能力和耐久性有一定影響，但畢竟其深度淺、長(zhǎng)度短，一般不至于形成危害壩體安全的決定因素。

大體積混凝土溫度控制的首要任務(wù)是通過(guò)控制混凝土的拌和溫度來(lái)控制混凝土的入倉(cāng)溫度；再通過(guò)一期冷卻來(lái)降低混凝土內(nèi)部的水化熱溫升，從而降低混凝土內(nèi)部的最高溫升，使溫差控制在允許范圍之內(nèi)。

其次，大體積混凝土溫控的另一任務(wù)是通過(guò)二期冷卻，使壩體溫度從最高溫度降到接近穩(wěn)定溫度，以便在達(dá)到灌漿溫度后及時(shí)進(jìn)行縱縫灌漿。眾所周知，為了施工方便和溫控散熱要求壩體所設(shè)的縱縫，在壩體完建時(shí)應(yīng)通過(guò)接縫灌漿使之結(jié)合成為整體，方能蓄水安全運(yùn)行。若壩體內(nèi)部的溫度未達(dá)到穩(wěn)定溫度就進(jìn)行灌漿，灌漿后壩體溫度進(jìn)一步下降，又會(huì)將膠結(jié)的縫重新拉開(kāi)。因此，將壩體溫度迅速降低到接近穩(wěn)定溫度的灌漿溫度，是壩體進(jìn)行接縫灌漿的重要前提。

需要采取人工冷卻降低壩體混凝土溫度的另一個(gè)重要原因，是由于大體積混凝土散熱條件差，單靠自然冷卻使混凝土內(nèi)部溫度降低到穩(wěn)定溫度需要的時(shí)間太長(zhǎng)，少則十幾年，多則幾十年、上百年，從工程及時(shí)受益的要求來(lái)看，也必須采取人工冷卻措施。

5 結(jié)束語(yǔ)

大體積混凝土溫度控制涉及到設(shè)計(jì)、材料、施工、環(huán)境等諸多因素。為控制裂縫，在施工中應(yīng)從各個(gè)方面采取措施降低混凝土內(nèi)外溫差，對(duì)影響混凝土裂縫的各個(gè)施工環(huán)節(jié)要根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)的研究分析，制定經(jīng)濟(jì)有效的施工方案，這樣就能有效地控制混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，從而保證工程質(zhì)量。

Water Temperature Control of Mass Concrete Construction Measures

Wei Zhihang

Water temperature of mass concrete crack control is a common but difficult to solve practical engineering problems. This writer’s construction of concrete temperature control and some common cracks of doing analysis, and specific prevention and control measures in some circumstances.

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