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【摘 要】近年来预制混凝土沉箱广泛应用且日益趋于大型化，如大连港太平湾港区散粮码头水工工程中就大量采用了大型沉箱结构，每个沉箱重达3000多t，设计混凝土用量1200多 m3。基于大型沉箱复杂的水下工作环境，对其裂缝的控制更加严格，同时对施工提出了更高的要求。
【关键词】大体积混凝土；预制；沉箱；水化热；温度控制
1温度裂缝的分析
1.1胶体资料水化热开释量
1.1.1水泥
关于前期温度裂缝控制，不只要考虑水泥所开释的水化热总量，并且要考虑水化热的开释速度。水泥前期水化热开释速度取决于C3S和C3A的含量、水泥颗粒细度和水灰比。关于425号硅酸盐水泥，水化热开释量约为470 J/g，1～3 d内开释出一半的水化热，7 d内开释出3/4的水化热。
1.1.2粉煤灰
粉煤灰具有颗粒小、呈圆形的特色，其间的SiO2很简单和Ca（OH）2发生化学反应，构成胶体资料，减少水化热的发生。粉煤灰水化热开释量约为209 J/g，但缺陷是前期强度低。
1.1.3高炉矿渣
高炉矿渣组成类似于硅酸盐水泥，但前期水化热开释速度很慢，有利于下降最高温度峰值。其水化热开释量约为461 J/g。
1.1.4硅粉
硅粉性质类似于粉煤灰，但因其颗粒更小，前期水化热开释速度快，前期强度高。其水化热开释量约为470 J/g。
1.4温度裂缝的影响要素
减少混凝土前期温度裂缝，能够从两个方面着手：一是下降温度上升幅度和温度梯度；二是减小混凝土线胀大系数。混凝土线胀大系数同骨料有关，不太简单改动。因而，减少温度裂缝最为有用的办法是下降温度上升幅度和温度梯度。影响温度上升幅度和温度梯度的要素首要有：
（1）胶体资料的类型；（2）混凝土搅拌及浇筑温度；（3）混凝土外表的保温；（4）施工缝的鸿沟束缚。
1.4.1胶体资料的类型
不一样类型的胶体资料，所开释的水化热总量和水化热开释速度不一样，水泥的水化热总量大于其他类型胶体资料如粉煤灰和高炉矿渣的水化热总量。因而，运用粉煤灰和高炉矿渣代替部分水泥，能够大大下降混凝土最高温度峰值。
1.4.2混凝土搅拌及浇筑温度
混凝土的搅拌温度影响新鲜混凝土的出厂温度，出厂温度越高，混凝土的水化热开释越快，内部温度也就越高。为下降混凝土内部温度，一般选用如下办法：
（1）挑选夜间或早晨搅拌混凝土；（2）喷水下降骨料温度；（3）搅拌混凝土时加冰水；（4）搅拌混凝土时加冰。
1.4.3混凝土外表的保温
混凝土外表选用保温办法的目的不是束缚混凝土温度上升，而是为了控制混凝土温降速度，以减小因为混凝土外表与内部之间的温度梯度而出现的温度应力。
1.4.4施工缝的鸿沟束缚
钢筋混凝土构造每道施工缝都是一个鸿沟束缚，新浇筑混凝土受到老混凝土的束缚，增加了混凝土发生前期温度裂缝的可能性。当新浇筑混凝土仍处于浇筑前期时，开释出很多水化热，新老混凝土之间发生显着的温度应变差，水化过程使得新浇筑混凝土温度上升、体积胀大。在浇筑前期，混凝土的弹性模量很低，基本上处于塑性或弹塑性状态，不发生内部应力，但浇筑后1～2 d，内部温度到达最高值，随后温度开端下降，引起混凝土体积缩短，一起跟着混凝土龄期增长，混凝土开端出现脆性。在新浇混凝土缩短时期，老混凝土的温度改变趋于相对安稳，不会和新混凝土同步缩短。在施工缝邻近区域，老混凝土束缚新混凝土缩短，造成了老混凝土受压，新混凝土受拉。当拉应力超越混凝土抗拉强度，施工缝处首要发生裂缝，并延伸至新混凝土构造内。
2温度裂缝的控制办法
2.1合理挑选资料，减少水化热
经过优化混凝土合作比，选用低水化热水泥，下降水泥用量。该沉箱挑选矿渣水泥等中低热水泥并掺加粉煤灰等掺合料，改进和易性，下降水灰比，减少水泥用量，如32.5级矿渣硅酸盐水泥其3 d的水化热为180 kJ/kg，比较P·O 32.5级水泥，水化热减少28%。
2.2控制混凝土温升
沉箱的温度控制，首要控制3个特征值：入模温度、最高温度及维护温度，首要办法如下：（1）下降入模温度。混凝土的入模温度取决于各种原资料初始温度，在骨料堆场、混凝土运输和浇筑过程中设法遮阳，避免曝晒，运用迟早温度稍低的时段浇筑混凝土；水泥要降到自然温度后运用；施工时可加冰冷却拌合水、骨料、水泥，尽量挑选较低气温时段浇筑混凝土。（2）控制最高温度。预埋冷却水管在混凝土内部，运用水管内流转的制冷水带走大体积混凝土内部积累的水泥水化热，减少浇筑层水化热温升，能控制全部构造物内部温度，具有适用性和灵活性。（3）控制维护温度。大体积混凝土的裂缝，特别是外表裂缝，首要原因是混凝土中发生了温度梯度。为下降表里温差，可选用模板、草袋、湿砂、锯末等常用的保温资料放置在混凝土的外表，一起留意构造物附近的保温，充分发挥混凝土徐变特性，减低温度缩短应力。
2.3温升猜测和温升量测实验
怎么控制水化过程中温度上升、最高温度峰值和温度梯度是控制沉箱前期温度裂缝的要害，温升量测有助于实践施工时制定温控办法，便于辅导施工。经过混凝土胶体资料用量和单位水化热值核算水化热总量，汇总后核算温升猜测值。
温升猜测值T=
其间：质量热容容量=1.3 kJ（/kg·K）；单位水化热值，如32.5级硅酸盐水泥约470 J/g，粉煤灰约209 J/g，高炉矿渣约461 J/g，硅粉约470 J/g。施工前做好2组边长为1 m的混凝土立方体试块，用热电偶计固定在混凝土内部不一样方位钢筋上，丈量混凝土内部最高温度峰值、内部温度梯度和不一样温度下混凝土的应变，约每小时主动测温一次，3个测点热电偶计安置在试块不一样高度平面中心方位，立面安置如图1。
2.4加强施工温度监测
对大体积混凝土沉箱内部各部位进行温度盯梢监测，能够及时精确地把握混凝土各个部位的温度改变，以便采取处理办法下降内部温度，确保工程质量。混凝土温升最快的期间在浇筑后的1～5 d，在这段期间，宜每30 min读取数据一次，今后数据的读取时刻能够延伸，主张在混凝土浇筑后的6～20 d，每3 h读取一次数据，浇筑后的21～30 d，每6 h读取一次数据。见图2。
2.5加强混凝土养护
加强混凝土的潮温养护，保持养护时间10～15 d以上。用穿孔水管在沉箱顶部沿立墙布置，泵淡水养护14 d。
结束语
大体积混凝土构造发生裂缝的原因有许多，但首要原因是水泥水化过程中释放大量的水化热所发生的温度应力超越混凝土的极限抗拉强度，所以怎么控制预制大体积混凝土沉箱构造水化过程中温度上升、最高温度峰值和温度梯度，是预制混凝土沉箱能否发生前期温度裂缝的关键。经过温升量测实验，有助于在实践工程施工中拟定出防止发生前期温度裂缝的最有用办法，如挑选恰当的混凝土合作比、保温养护措施、拆模时间、混凝土浇筑温度和浇筑时间等。联系多种控制办法，大体积混凝土的温度裂缝是能够防止的。
参考文献：
[1]黄恒卫，张耀庭，邱继生，等.神经网络在混凝土强度预测中的应用[J].华中科技大学学报：自然科学版，2002，30（3）：65-67.
[2]李红，彭涛.基于BP、RBF神经网络混凝土抗压强度预测[J].武汉理工大学学报，2009，31（8）：33-36.
【关键词】大体积混凝土；预制；沉箱；水化热；温度控制
1温度裂缝的分析
1.1胶体资料水化热开释量
1.1.1水泥
关于前期温度裂缝控制，不只要考虑水泥所开释的水化热总量，并且要考虑水化热的开释速度。水泥前期水化热开释速度取决于C3S和C3A的含量、水泥颗粒细度和水灰比。关于425号硅酸盐水泥，水化热开释量约为470 J/g，1～3 d内开释出一半的水化热，7 d内开释出3/4的水化热。
1.1.2粉煤灰
粉煤灰具有颗粒小、呈圆形的特色，其间的SiO2很简单和Ca（OH）2发生化学反应，构成胶体资料，减少水化热的发生。粉煤灰水化热开释量约为209 J/g，但缺陷是前期强度低。
1.1.3高炉矿渣
高炉矿渣组成类似于硅酸盐水泥，但前期水化热开释速度很慢，有利于下降最高温度峰值。其水化热开释量约为461 J/g。
1.1.4硅粉
硅粉性质类似于粉煤灰，但因其颗粒更小，前期水化热开释速度快，前期强度高。其水化热开释量约为470 J/g。
1.4温度裂缝的影响要素
减少混凝土前期温度裂缝，能够从两个方面着手：一是下降温度上升幅度和温度梯度；二是减小混凝土线胀大系数。混凝土线胀大系数同骨料有关，不太简单改动。因而，减少温度裂缝最为有用的办法是下降温度上升幅度和温度梯度。影响温度上升幅度和温度梯度的要素首要有：
（1）胶体资料的类型；（2）混凝土搅拌及浇筑温度；（3）混凝土外表的保温；（4）施工缝的鸿沟束缚。
1.4.1胶体资料的类型
不一样类型的胶体资料，所开释的水化热总量和水化热开释速度不一样，水泥的水化热总量大于其他类型胶体资料如粉煤灰和高炉矿渣的水化热总量。因而，运用粉煤灰和高炉矿渣代替部分水泥，能够大大下降混凝土最高温度峰值。
1.4.2混凝土搅拌及浇筑温度
混凝土的搅拌温度影响新鲜混凝土的出厂温度，出厂温度越高，混凝土的水化热开释越快，内部温度也就越高。为下降混凝土内部温度，一般选用如下办法：
（1）挑选夜间或早晨搅拌混凝土；（2）喷水下降骨料温度；（3）搅拌混凝土时加冰水；（4）搅拌混凝土时加冰。
1.4.3混凝土外表的保温
混凝土外表选用保温办法的目的不是束缚混凝土温度上升，而是为了控制混凝土温降速度，以减小因为混凝土外表与内部之间的温度梯度而出现的温度应力。
1.4.4施工缝的鸿沟束缚
钢筋混凝土构造每道施工缝都是一个鸿沟束缚，新浇筑混凝土受到老混凝土的束缚，增加了混凝土发生前期温度裂缝的可能性。当新浇筑混凝土仍处于浇筑前期时，开释出很多水化热，新老混凝土之间发生显着的温度应变差，水化过程使得新浇筑混凝土温度上升、体积胀大。在浇筑前期，混凝土的弹性模量很低，基本上处于塑性或弹塑性状态，不发生内部应力，但浇筑后1～2 d，内部温度到达最高值，随后温度开端下降，引起混凝土体积缩短，一起跟着混凝土龄期增长，混凝土开端出现脆性。在新浇混凝土缩短时期，老混凝土的温度改变趋于相对安稳，不会和新混凝土同步缩短。在施工缝邻近区域，老混凝土束缚新混凝土缩短，造成了老混凝土受压，新混凝土受拉。当拉应力超越混凝土抗拉强度，施工缝处首要发生裂缝，并延伸至新混凝土构造内。
2温度裂缝的控制办法
2.1合理挑选资料，减少水化热
经过优化混凝土合作比，选用低水化热水泥，下降水泥用量。该沉箱挑选矿渣水泥等中低热水泥并掺加粉煤灰等掺合料，改进和易性，下降水灰比，减少水泥用量，如32.5级矿渣硅酸盐水泥其3 d的水化热为180 kJ/kg，比较P·O 32.5级水泥，水化热减少28%。
2.2控制混凝土温升
沉箱的温度控制，首要控制3个特征值：入模温度、最高温度及维护温度，首要办法如下：（1）下降入模温度。混凝土的入模温度取决于各种原资料初始温度，在骨料堆场、混凝土运输和浇筑过程中设法遮阳，避免曝晒，运用迟早温度稍低的时段浇筑混凝土；水泥要降到自然温度后运用；施工时可加冰冷却拌合水、骨料、水泥，尽量挑选较低气温时段浇筑混凝土。（2）控制最高温度。预埋冷却水管在混凝土内部，运用水管内流转的制冷水带走大体积混凝土内部积累的水泥水化热，减少浇筑层水化热温升，能控制全部构造物内部温度，具有适用性和灵活性。（3）控制维护温度。大体积混凝土的裂缝，特别是外表裂缝，首要原因是混凝土中发生了温度梯度。为下降表里温差，可选用模板、草袋、湿砂、锯末等常用的保温资料放置在混凝土的外表，一起留意构造物附近的保温，充分发挥混凝土徐变特性，减低温度缩短应力。
2.3温升猜测和温升量测实验
怎么控制水化过程中温度上升、最高温度峰值和温度梯度是控制沉箱前期温度裂缝的要害，温升量测有助于实践施工时制定温控办法，便于辅导施工。经过混凝土胶体资料用量和单位水化热值核算水化热总量，汇总后核算温升猜测值。
温升猜测值T=
其间：质量热容容量=1.3 kJ（/kg·K）；单位水化热值，如32.5级硅酸盐水泥约470 J/g，粉煤灰约209 J/g，高炉矿渣约461 J/g，硅粉约470 J/g。施工前做好2组边长为1 m的混凝土立方体试块，用热电偶计固定在混凝土内部不一样方位钢筋上，丈量混凝土内部最高温度峰值、内部温度梯度和不一样温度下混凝土的应变，约每小时主动测温一次，3个测点热电偶计安置在试块不一样高度平面中心方位，立面安置如图1。
2.4加强施工温度监测
对大体积混凝土沉箱内部各部位进行温度盯梢监测，能够及时精确地把握混凝土各个部位的温度改变，以便采取处理办法下降内部温度，确保工程质量。混凝土温升最快的期间在浇筑后的1～5 d，在这段期间，宜每30 min读取数据一次，今后数据的读取时刻能够延伸，主张在混凝土浇筑后的6～20 d，每3 h读取一次数据，浇筑后的21～30 d，每6 h读取一次数据。见图2。
2.5加强混凝土养护
加强混凝土的潮温养护，保持养护时间10～15 d以上。用穿孔水管在沉箱顶部沿立墙布置，泵淡水养护14 d。
结束语
大体积混凝土构造发生裂缝的原因有许多，但首要原因是水泥水化过程中释放大量的水化热所发生的温度应力超越混凝土的极限抗拉强度，所以怎么控制预制大体积混凝土沉箱构造水化过程中温度上升、最高温度峰值和温度梯度，是预制混凝土沉箱能否发生前期温度裂缝的关键。经过温升量测实验，有助于在实践工程施工中拟定出防止发生前期温度裂缝的最有用办法，如挑选恰当的混凝土合作比、保温养护措施、拆模时间、混凝土浇筑温度和浇筑时间等。联系多种控制办法，大体积混凝土的温度裂缝是能够防止的。
参考文献：
[1]黄恒卫，张耀庭，邱继生，等.神经网络在混凝土强度预测中的应用[J].华中科技大学学报：自然科学版，2002，30（3）：65-67.
[2]李红，彭涛.基于BP、RBF神经网络混凝土抗压强度预测[J].武汉理工大学学报，2009，31（8）：33-36.