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摘要：本文作者分析了混凝土的温度变化及裂缝产生的原因,提出了大体积混凝土的温控措施，供大家参考。
关键词：大体积混凝土；温控措施；探讨
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
大体积混凝土的温度检测和控制贯穿于施工的全过程。温度监测和温度控制是相互联系、相互配合的。在施工中宜采用信息化的施工方法，温度监测的数据要及时反馈，以进行温度控制，采取温度控制的措施后，又要根据温度监测的数据判断温度控制的效果。
1 混凝土温度变化过程
随着国家对水利建设投资的增加,大体积混凝土技术已广泛应用于工程项目中,对施工质量及裂缝控制要求也越来越高。大体积混凝土浇筑后,因水泥水化热的释放及混凝土导热性的不良等原因,内部温度短时间内明显升高。以后热量逐渐散发出去,最终坝体温度达到稳定,这一自然降温过程极为缓慢,延续时间较久,大体积混凝土浇筑后的温度变化过程概括为:温降期、温升期和稳定期等三个过程。
2 混凝土裂缝产生原因
混凝土的温度变化,导致混凝土因热胀冷缩作用而发生温度变形,这种变形往往受到约束而产生温度应力。当产生的温度应力为拉应力且超过混凝土的抗拉强度,则产生温度裂缝。
2.1 水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热,实际上内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初3d～5d。
2.2 外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差,这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的;温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60℃～65℃,并且有较长的延续时间。因此,应采取温控措施,防止混凝土内外温差引起的温度应力。
2.3 混凝土的收缩
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的,而约80%的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。
3 混凝土温度裂缝控制
3.1 控制混凝土温升
大体积混凝土结构在降温阶段,由于降温和水分蒸发等原因产生收缩,再加上存在外约束不能自由变形而产生温度应力。因此,控制水泥水化热引起的温升,即减小了降温温差,这对降低温度应力、防止产生温度裂缝能起釜底抽薪的作用。为控制大体积混凝土结构因水泥水化热而产生的温升,需采取相应的施工措施。
3.1.1 降低混凝土浇筑温度。如采取通过地弄材料;搭盖凉棚,喷洒水雾降温等措施降低料仓骨料温度。采用风冷、浸水、喷洒冷水等措施预冷粗骨料。骨料从预冷仓到拌和楼,应采取隔热、保温措施。混凝土拌和时,可采用冷水、加冰等降温措施。高温季节应加快混凝土浇筑的施工进度,减少混凝土的暴露时间;基础部位混凝土,应在有利季节进行浇筑等措施。
3.1.2 降低坝体内外温差。为降低坝体内外温差,防止或减少表面裂缝,应在低温季节前,将坝体温度降至设计要求的温度。如采用坝体中期通水冷却,由计算确定,一般2个月左右。通过水温与混凝土内部温差之差,不应超过20℃,日降温不超过1℃。
3.1.3 降低混凝土的水化热温升。如在满足混凝土各项设计指标的前提下,应采用水化热低的水泥,优化配合比设计,采取综合措施,减少混凝土的单位水泥用量;在高温季节,可采用表面流水养护混凝土,有利于表面散热;采用冷却水管进行初期冷却等措施。
3.1.4 进行表面保护。在低温季节和气温骤降季节,混凝土应进行必要的表面保护。如模板拆除时间应根据混凝土强度及混凝土的内外温差确定,并应避免在夜间或气温骤降时拆模。在气温较低季节,当预计拆模后有气温骤降,应推迟拆模时间;如必须拆模,应在拆模的同时采取保护措施。
3.1.5 特殊部位的温度控制措施。如对岩基深度超过3m的塘、槽回填混凝土,应采用分层浇筑或通水冷却等温控措施,控制混凝土最高温度;回填混凝土应在有利季节进行或采用低温混凝土施工;并缝块浇筑前,下部混凝土温度应达到设计要求,并应安排在有利季节进行;必要时,采用初期通水冷却或其他措施。自然冷却不能达到坝体的接缝灌浆温度要求时,应在混凝土浇筑时埋设冷却水管进行后期冷却等。
3.2 加强混凝土的保温和养护
刚浇筑的混凝土强度低、抵抗变形能力小,如遇到不利的温湿度条件,其表面容易发生有害的冷缩和干缩裂缝。保温的目的是减小混凝土表面与内部温差及表面混凝土温度梯度,防止表面裂缝的发生。无论在常温还是在负温下施工,混凝土表面都需覆盖保温层。进行保温保湿养护,养护时间不应少于14d,使砼硬化过程中产生的温差应力小于砼本身的抗拉强度,从而可避免砼产生贯穿性的有害裂缝。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到缓冲作用;负温保温则根据工程项目地点、气温以及控制混凝土内外温差等条件进行设计。保温层兼有保湿的作用,如果用湿砂层,温锯末层尤为突出,保湿可以提高混凝土的表面抗裂能力。
3.3 加强混凝土的温度监测工作
温度控制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。做好测温工作,随时控制砼内的温度变化,及时调整保温及养护措施,使混凝土中心温度与表面温度的差值、混凝土表面与大气温度差值均不应超过25℃。
大体积混凝土的简易测温法,只需要采用较简单的设备,就能直观地测得混凝土内部温度,而且精确度高,花费少。具體做法如下:(1)使用φ48的脚手架钢管或其他无缝钢管,管壁厚度以2mm为宜,内径为30mm～50mm。按量取所需长度截断,其一端用比钢管外径大10mm的圆钢板焊牢密闭,使其不能渗水。(2)焊接好的钢管呈正三角形,布置于绑扎好的底板钢筋网架上,并焊牢,再用橡皮套管套于距钢管底部50mm处,管两端用铁丝扎牢,确保水不能渗入管内。钢管口用木块塞好。钢管平面布置点,两点间距为600mm;上管底距混凝土板面150mm,中管底距板底为1/2板厚,下管底距板底面150mm。(3)混凝土浇筑后,即向钢管中装入自来水,每隔一定时间用棒式温度计伸入管中,即可知该钢管下部混凝土温度。将不同深度管中所测温度相比较,即能得知该处混凝土上下点的温差。从而能控制混凝土养护温度,确保底板混凝土工程质量。
4 结束语
在水利工程施工中,保温养护是大体积混凝土施工的关键环节。其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差以及降低混凝土块体的降温速度,充分利用混凝土的抗拉强度,以提高混凝土块体承受温度应力时的抗裂能力,达到防止或控制温度裂缝的目的。同时,在养护过程中保持良好的温度和防风条件,使混凝土在良好的环境下养护,施工人员应根据事先确定的温控指标的要求,来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施。
参考文献：
[1] 邓磊.大体积混凝土裂缝控制技术的探讨[J].建筑施工，2010，（8）.
[2] 李萍.大体积混凝土的施工降温技术措施[J].浙江建筑，2009，（2）.
[3] 权国喜.大体积混凝土施工技术浅议[J].山西建筑，2011，（10）.
关键词：大体积混凝土；温控措施；探讨
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
大体积混凝土的温度检测和控制贯穿于施工的全过程。温度监测和温度控制是相互联系、相互配合的。在施工中宜采用信息化的施工方法，温度监测的数据要及时反馈，以进行温度控制，采取温度控制的措施后，又要根据温度监测的数据判断温度控制的效果。
1 混凝土温度变化过程
随着国家对水利建设投资的增加,大体积混凝土技术已广泛应用于工程项目中,对施工质量及裂缝控制要求也越来越高。大体积混凝土浇筑后,因水泥水化热的释放及混凝土导热性的不良等原因,内部温度短时间内明显升高。以后热量逐渐散发出去,最终坝体温度达到稳定,这一自然降温过程极为缓慢,延续时间较久,大体积混凝土浇筑后的温度变化过程概括为:温降期、温升期和稳定期等三个过程。
2 混凝土裂缝产生原因
混凝土的温度变化,导致混凝土因热胀冷缩作用而发生温度变形,这种变形往往受到约束而产生温度应力。当产生的温度应力为拉应力且超过混凝土的抗拉强度,则产生温度裂缝。
2.1 水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热,实际上内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初3d～5d。
2.2 外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差,这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的;温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60℃～65℃,并且有较长的延续时间。因此,应采取温控措施,防止混凝土内外温差引起的温度应力。
2.3 混凝土的收缩
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的,而约80%的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。
3 混凝土温度裂缝控制
3.1 控制混凝土温升
大体积混凝土结构在降温阶段,由于降温和水分蒸发等原因产生收缩,再加上存在外约束不能自由变形而产生温度应力。因此,控制水泥水化热引起的温升,即减小了降温温差,这对降低温度应力、防止产生温度裂缝能起釜底抽薪的作用。为控制大体积混凝土结构因水泥水化热而产生的温升,需采取相应的施工措施。
3.1.1 降低混凝土浇筑温度。如采取通过地弄材料;搭盖凉棚,喷洒水雾降温等措施降低料仓骨料温度。采用风冷、浸水、喷洒冷水等措施预冷粗骨料。骨料从预冷仓到拌和楼,应采取隔热、保温措施。混凝土拌和时,可采用冷水、加冰等降温措施。高温季节应加快混凝土浇筑的施工进度,减少混凝土的暴露时间;基础部位混凝土,应在有利季节进行浇筑等措施。
3.1.2 降低坝体内外温差。为降低坝体内外温差,防止或减少表面裂缝,应在低温季节前,将坝体温度降至设计要求的温度。如采用坝体中期通水冷却,由计算确定,一般2个月左右。通过水温与混凝土内部温差之差,不应超过20℃,日降温不超过1℃。
3.1.3 降低混凝土的水化热温升。如在满足混凝土各项设计指标的前提下,应采用水化热低的水泥,优化配合比设计,采取综合措施,减少混凝土的单位水泥用量;在高温季节,可采用表面流水养护混凝土,有利于表面散热;采用冷却水管进行初期冷却等措施。
3.1.4 进行表面保护。在低温季节和气温骤降季节,混凝土应进行必要的表面保护。如模板拆除时间应根据混凝土强度及混凝土的内外温差确定,并应避免在夜间或气温骤降时拆模。在气温较低季节,当预计拆模后有气温骤降,应推迟拆模时间;如必须拆模,应在拆模的同时采取保护措施。
3.1.5 特殊部位的温度控制措施。如对岩基深度超过3m的塘、槽回填混凝土,应采用分层浇筑或通水冷却等温控措施,控制混凝土最高温度;回填混凝土应在有利季节进行或采用低温混凝土施工;并缝块浇筑前,下部混凝土温度应达到设计要求,并应安排在有利季节进行;必要时,采用初期通水冷却或其他措施。自然冷却不能达到坝体的接缝灌浆温度要求时,应在混凝土浇筑时埋设冷却水管进行后期冷却等。
3.2 加强混凝土的保温和养护
刚浇筑的混凝土强度低、抵抗变形能力小,如遇到不利的温湿度条件,其表面容易发生有害的冷缩和干缩裂缝。保温的目的是减小混凝土表面与内部温差及表面混凝土温度梯度,防止表面裂缝的发生。无论在常温还是在负温下施工,混凝土表面都需覆盖保温层。进行保温保湿养护,养护时间不应少于14d,使砼硬化过程中产生的温差应力小于砼本身的抗拉强度,从而可避免砼产生贯穿性的有害裂缝。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到缓冲作用;负温保温则根据工程项目地点、气温以及控制混凝土内外温差等条件进行设计。保温层兼有保湿的作用,如果用湿砂层,温锯末层尤为突出,保湿可以提高混凝土的表面抗裂能力。
3.3 加强混凝土的温度监测工作
温度控制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。做好测温工作,随时控制砼内的温度变化,及时调整保温及养护措施,使混凝土中心温度与表面温度的差值、混凝土表面与大气温度差值均不应超过25℃。
大体积混凝土的简易测温法,只需要采用较简单的设备,就能直观地测得混凝土内部温度,而且精确度高,花费少。具體做法如下:(1)使用φ48的脚手架钢管或其他无缝钢管,管壁厚度以2mm为宜,内径为30mm～50mm。按量取所需长度截断,其一端用比钢管外径大10mm的圆钢板焊牢密闭,使其不能渗水。(2)焊接好的钢管呈正三角形,布置于绑扎好的底板钢筋网架上,并焊牢,再用橡皮套管套于距钢管底部50mm处,管两端用铁丝扎牢,确保水不能渗入管内。钢管口用木块塞好。钢管平面布置点,两点间距为600mm;上管底距混凝土板面150mm,中管底距板底为1/2板厚,下管底距板底面150mm。(3)混凝土浇筑后,即向钢管中装入自来水,每隔一定时间用棒式温度计伸入管中,即可知该钢管下部混凝土温度。将不同深度管中所测温度相比较,即能得知该处混凝土上下点的温差。从而能控制混凝土养护温度,确保底板混凝土工程质量。
4 结束语
在水利工程施工中,保温养护是大体积混凝土施工的关键环节。其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差以及降低混凝土块体的降温速度,充分利用混凝土的抗拉强度,以提高混凝土块体承受温度应力时的抗裂能力,达到防止或控制温度裂缝的目的。同时,在养护过程中保持良好的温度和防风条件,使混凝土在良好的环境下养护,施工人员应根据事先确定的温控指标的要求,来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施。
参考文献：
[1] 邓磊.大体积混凝土裂缝控制技术的探讨[J].建筑施工，2010，（8）.
[2] 李萍.大体积混凝土的施工降温技术措施[J].浙江建筑，2009，（2）.
[3] 权国喜.大体积混凝土施工技术浅议[J].山西建筑，2011，（10）.