大体积混凝土温控与防裂措施

朱超群

常州市金坛区建筑科学研究院有限公司 213200

摘要：大体积混凝土在现代建筑工程中的应用日益普遍，尤其在基础工程中更加常见。传统混凝土结构受到温度变化的影响，常常会发生热胀冷缩的现象，而随之而来的温度应力会使混凝土产生裂缝。当前，大体积混凝土防裂措施研究由来已久，成果颇为丰富。规范大体积混凝土防裂措施的技术标准也行之有年。。基于此，文章阐述大体积混凝土的特点，研究大体积混凝土温控与防裂措施，为相关领域的研究和工程实践提供借鉴和参考。

关键词：混凝土；温控；防裂

引言

在大体积混凝土施工过程中，因建筑物尺寸较大，混凝土内部在水化热条件下产生的剧烈温度变化导致因温度应力破坏产生的裂缝，会对建筑物整体造成影响。因此，在水利工程建设过程中，需要对大体积混凝土进行全浇筑过程的温度控制，避免因温度应力产生裂缝，提高施工质量。

1大体积混凝土的特点

大体积混凝土指的是在一次浇筑中使用大量混凝土的结构，如水坝、大型基础工程等。相较于普通混凝土，大体积混凝土单次浇筑所使用的混凝土量较大，整体体积庞大。由于混凝土体积较大，其内部热量释放相对较慢，使得混凝土内部的温度变化过程较长。大体积混凝土的温度变化和收缩导致温度应力相对较高，容易使混凝土产生裂缝问题。大体积混凝土结构通常由多个构件组成，构造较为复杂。由于每个构件所受温度应力的影响不同，因此构件之间可能会出现温度不均匀的情况。这导致了各个构件之间产生温度差异，进一步增加了混凝土结构的温度应力。

2大体积混凝土温控与防裂措施

2.1混凝土材料控制

完善相应监督制度，保障水泥的生产质量和稳定性，严格按照合同条款控制各项指标，水泥运送至工地的入场或入罐温度不应高于65℃，严格控制进场粉煤灰的品质。控制成品料仓骨料的温度和含水率，例如：料仓应搭设遮阳棚，粗骨料可采取喷雾降温，细骨料料仓的数量和容积应足够细骨料脱水轮换使用。此外，混凝土配合比设计及施工过程中，需要满足和易性、施工匀质性以及强度、抗渗抗冻、极限拉伸等指标。在保障混凝土强度及流动性的条件下，优选骨料级配，掺用粉煤灰、外加剂等，尽量减少水泥用量，以降低混凝土绝热温升，同时应加强施工管理，提高施工工艺，改善混凝土性能，提高混凝土抗裂能力。

2.2控制混凝土水化反应

混凝土的水化硬化过程是水泥与水混合后发生的物理化学反应过程。在这个反应过程中，水泥与水中的钙离子和硅酸根离子结合成水化硅酸盐，其中包括硅酸二钙、硅酸三钙和硫铝酸钙，这些反应产物的生成与混凝土强度的提升密切相关。温度对混凝土水化反应的影响主要是加速反应速度。当混凝土受到高温影响时，其中的水化反应将加速，混凝土早期强度也会增加。但是随着时间的推移，温度过高会对混凝土水泥石胶凝结晶产生不可逆的影响，导致混凝土的强度和耐久性下降。高温易造成混凝土内部蒸汽压力迅速增加，从而引起混凝土孔结构的膨胀，形成裂缝，进而加速混凝土的龟裂和破坏。另外，高温还会导致混凝土内的冻融损伤、钢筋锈蚀等问题，因此，在混凝土的使用和施工中，温度控制十分重要。通过采用智能温控系统及相应技术手段，可以对大体积混凝土进行实时、精确的温度监测和控制，降低温度对混凝土品质和性能的不良影响，提高混凝土的耐久性和使用寿命。

2.3现场温控监测

为实时掌握大体积混凝土内部温度，需要提前埋设测温元件等监测仪器。埋设时要做好标记及设备防护工作，设备电缆引线横平竖直，监测设备及管线采取Φ25钢筋加固。监测仪器埋设完后需安排专业人员进行检测试验，检测合格后报监理验收。经监理验收通过后方可开仓浇筑混凝土。浇筑混凝土时，需要安排专人进行看护，随时观察测温元件、冷却水管等有无异常情况，当发现有变形、移位时，及时采取措施进行处理。严禁振捣棒直接接触监测仪器。监测数据要按照采集频率明确专人实时收集汇总，动态指导冷却水换向等温控措施调整，出现异常情况需要及时分析原因，并采取相应处理措施。检测元件的布置遵循重点突出、兼顾全局的原则。测温工作在混凝土浇筑后立即进行，要24小时连续。晚间温度较低，是温差增大的危险期，要特别保证晚间测温频次和工作质量。新浇筑混凝土温度峰值三天内就会达到，随后逐步下降。因此，初期温度监测频次要高，要保证两个小时测温一次。当过了温度峰值后，可以间隔四个小时测温一次。大约五天后，或者监测到温差减小时，可改为一天监测两次。当混凝土内表温差小于20℃时，即可停止观测。监测数据要及时记录，以便用于分析判断温控效果，指导后续的混凝土施工。大体积混凝土浇筑历时较长，过程中可根据温度监测数据，即时分析原因，通过改变混凝土拌合及入仓温度等措施动态调整。

2.3混凝土的保温养护

合适的养护条件对防止大体积混凝土裂缝有着很重要的作用。对大体积混凝土的养护应首先考虑保湿养护，其次保温。保温的作用为：①减少混凝土表面的热扩散，使混凝土温度梯度的变化趋于平缓，防止混凝土产生裂缝；②延缓混凝土散热时间，充分发挥混凝土的强度潜力和材料的松弛特性，使混凝土表里温差对混凝土产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，防止产生贯穿性裂缝。保湿养护的作用为：①防止混凝土表面脱水产生干缩裂缝；②保证足量的水分使水泥完成水化反应，尽快提高混凝土抗拉强度，提高抗裂能力。根据计算结果，需采用5cm厚棉被进行保温。考虑到天气情况，需采取“塑料薄膜+棉被+彩条布”覆盖进行保湿保温。塑料薄膜隔绝混凝土表面的蒸发水分浸入棉被，彩条布隔绝雨水及夜间露水浸入棉被。

2.4裂缝控制技术

防裂技术是在混凝土结构中采用一系列措施，是预防或减少混凝土开裂问题的技术。开裂主要是由于混凝土内部的应力超过其承载能力所致。一些常见的混凝土防裂技术和措施，例如加入合适的掺合料，如矿渣粉、硅灰、粉煤灰等，可以改变混凝土的物理和化学性质，从而减少收缩和温度变化引起的开裂。控制混凝土的水灰比可以有效减少混凝土的收缩和开裂问题。适当降低水灰比可以减少混凝土内部的孔隙结构，提高混凝土的密实性。使用纤维增强材料，如钢纤维、聚合物纤维等，可以增加混凝土的韧性和抗裂能力，减少开裂的风险。对于大体积混凝土结构，如水坝、桥梁等，采用温控措施可以减少温度应力产生的可能性。例如，在浇筑过程中采用冷却水或冷却剂来降低混凝土的温度。通过合理地设计和安排施工缝和控制缝，可以控制混凝土的收缩和温度变化引起的开裂。控制缝的布置应根据混凝土的性质和结构特点进行合理规划。施工和养护措施对于防止混凝土开裂也是至关重要的。包括控制施工过程中的温度和湿度、避免剧烈的温度和湿度变化、适时的养护等措施。通过采用以上防裂技术和措施，可以有效地提高混凝土结构的耐久性和抗裂性能，减少开裂问题。在混凝土结构的设计、施工和养护过程中，应结合具体情况选用合适的防裂方案，确保结构的稳定和可靠性。

结语

混凝土温度应力是影响建筑物安全的重要因素，国内外因温控措施不当导致后期水利工程中产生温度裂缝进而影响工程安全的事例也比较多。为避免建筑工程建设过程中大体积混凝土出现温度裂缝，影响工程质量，应该从工程建设全过程着手，认真把控每一个环节的温度控制，严格按照设计要求执行，在后期通水冷却和养护过程中也需严格控制温度，从而避免产生温度裂缝，保证工程质量。

参考文献

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