大體積混凝土的熱處理措施

唐濤

摘要：文章從系統(tǒng)的角度闡述了大體積混凝土在實(shí)施過程中，由于熱效應(yīng)會(huì)造成裂縫這一現(xiàn)象，提出了大體積混凝土溫度裂縫的破換原理，分析出熱效應(yīng)是如何對(duì)大體積混凝土進(jìn)行作用產(chǎn)生裂縫的。從結(jié)果追溯原因，針對(duì)熱效應(yīng)的因素提出了全面的措施。利用這些措施在建筑的大體積混凝土的施工環(huán)節(jié)可以起到很好的保養(yǎng)混凝土的作用。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；溫度裂縫；熱處理；熱效應(yīng)；混泥土保養(yǎng)

中圖分類號(hào)：TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）10-0086-03

大體積混凝土的施工被應(yīng)用于現(xiàn)代大型土木工程中，在建筑行業(yè)的施工過程中，最多被涉及的就是大體積混凝土的相關(guān)施工。在實(shí)施過程中，存在內(nèi)在產(chǎn)生相外來環(huán)境的溫度會(huì)對(duì)大體積混凝土本身起到一定的作用，進(jìn)而影響施工質(zhì)量。如何控制好這種熱量的變化，制定相應(yīng)的熱處理措施，來保障施工的順利進(jìn)行顯的尤為重要。

一、大體積混凝土在施工過程中的現(xiàn)狀

隨著我們城市建設(shè)的快速發(fā)展，高層建筑迅速增多，其中包括公共建筑與人居建筑，這些建筑的樁基承臺(tái)和基礎(chǔ)底板一般都是大體積混凝土結(jié)構(gòu)。在涉及大體積的混凝土的施工過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象，而這種裂縫的產(chǎn)生直接影響到混凝土這一環(huán)節(jié)自身的質(zhì)量，進(jìn)而影響工程的質(zhì)量安全。大體積混凝土由于自身反應(yīng)的高發(fā)熱與外界環(huán)境的溫度的差異發(fā)生裂縫是一種較為普遍的現(xiàn)象。為了保證工程的安全順利的完成，做好混凝土的熱處理是很必要的。

二、產(chǎn)生溫度裂縫等現(xiàn)象的原因

（一）內(nèi)外溫差影響方面的原因

大體積的混凝土在澆筑過程中，水泥的水化熱相當(dāng)?shù)拇螅療峋褪撬嗳苡谒畷r(shí)和水發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)科學(xué)測(cè)溫顯示：每一克水泥水化的過程中會(huì)放出約500J的熱量。這很難讓人想象，此外，一般情況下，每100千克水泥可以使大體積混凝土的溫度在原有基礎(chǔ)上升到10℃，還有大體積混凝土的入模溫度。在澆筑完成后的兩到三天的時(shí)間內(nèi)，大體積混凝土的內(nèi)部溫度會(huì)上升達(dá)到50℃～80℃。大體積混凝土傳導(dǎo)熱的能力相對(duì)較差，這樣的物理性質(zhì)就決定了它內(nèi)部的溫度無法順利擴(kuò)散到周圍的環(huán)境中去，來使自己的熱量散發(fā)出去，這樣多余的熱量聚集在混凝土內(nèi)部，從而使大體積混凝土內(nèi)部的溫度顯著提高。相反，混凝土表面的散熱速度卻很快，散熱的差異形成了內(nèi)外的溫度的差異。溫度應(yīng)力與溫度差是成正比的關(guān)系，差值越大，應(yīng)力的作用力也就越大。當(dāng)大體積混凝土的內(nèi)外溫差達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，混凝土內(nèi)部就產(chǎn)生壓應(yīng)力，而此時(shí)外部產(chǎn)生拉應(yīng)力，在兩個(gè)應(yīng)力的作用下，混凝土表面就產(chǎn)生了裂縫。這種裂縫是典型的熱效應(yīng)引起的溫度裂縫。

（二）外界溫度變化方面的原因

在大體積混凝土的施工過程中，經(jīng)常會(huì)受到例如寒潮來臨、暴雨襲擊等外界氣溫變化的影響。這些突如其來的天氣變化使混凝土內(nèi)部的溫度迅速的變化。大體積混凝土內(nèi)部的溫度指的是水泥水化熱的絕熱溫度、澆筑溫度以及混凝土散熱溫度三者相疊加而產(chǎn)生的溫度，其中，澆筑溫度和外界氣溫有著直接的聯(lián)系。一般來說，外部環(huán)境的氣溫值越高，混凝土的澆筑溫度也相應(yīng)越高，反之，當(dāng)氣溫下降時(shí)，特別是在氣溫驟降時(shí)，會(huì)大大增加外部混凝土與混凝土內(nèi)部的溫度梯度。這就引起混凝土外部環(huán)境與內(nèi)表面產(chǎn)生溫度差，從而引起溫度應(yīng)力的產(chǎn)生，直接導(dǎo)致大體積混凝土外表面產(chǎn)生裂縫，直接影響施工質(zhì)量的指標(biāo)造成損失。

（三）內(nèi)部約束方面的原因

在對(duì)基巖或者陳舊混凝土進(jìn)行大體積混凝土的澆筑時(shí)，往往由于基巖和陳舊混凝土的壓縮模量和彈性模量相對(duì)比較高，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，所引起的溫度形變會(huì)被基巖或者陳舊的混凝土所限制，并且在新澆筑的大體積混凝土內(nèi)部形成一定的溫度應(yīng)力。而這種應(yīng)力的產(chǎn)生對(duì)施工很不利。在早期溫度上升的階段，受約束阻力的影響阻止新澆筑的混凝土發(fā)生溫度形變，使得混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)壓力。相應(yīng)的，在降溫階段，新澆筑的大體積混凝土發(fā)生收縮并且在收縮的過程中受到來自地基內(nèi)部較強(qiáng)的約束力形成拉應(yīng)力，遇有坡度升溫迅速，此時(shí)新澆筑的大體積混凝土的彈性模量處在一個(gè)低水平，而徐變的影響又相對(duì)較大，因此壓應(yīng)力較小。在恒溫階段的降溫過程中，新澆筑的大體積混凝土已經(jīng)很大，所形成的拉應(yīng)力也很大，除了與升溫影響的拉應(yīng)力抵消中和外，仍還存有相當(dāng)高的拉應(yīng)力，產(chǎn)生的作用方致使內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，當(dāng)結(jié)構(gòu)的厚度小，約束相對(duì)大時(shí)，會(huì)由于拉應(yīng)力分布的還算均勻，進(jìn)而產(chǎn)生貫穿全部斷面的裂縫，直接造成泄漏影響建筑安全。

三、相應(yīng)的熱處理措施

（一）減少水泥用量，降低水泥水化熱

要在選擇混凝土的配合比上做到合理，盡量選用例如礦渣硅酸鹽水泥、煤灰水泥等水化熱低的并且安定性不錯(cuò)的水泥。在設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求得到滿足的條件下，盡量的縮減水泥的用量，以此來減少水泥水化時(shí)的熱量。據(jù)試驗(yàn)結(jié)果表明，一立方米的混凝土減縮10kg水泥的用量，會(huì)使大體積混凝土在水化工程中產(chǎn)生的溫度降低一度。因此，在混凝土中可以摻加高效的減水劑，來減少水的用量，使其水化反應(yīng)相應(yīng)的減少。在無筋或者少筋這些大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，可以在征得設(shè)計(jì)單位和有關(guān)部門的許可后摻加大石塊，以此來減少混凝土的用量。也可以采用保溫法，分層、分段的澆筑法等等，這種方法可以達(dá)到使水化熱盡快散失的目的。在遇到大體積混凝土平面的尺寸過大時(shí)可以采用設(shè)置后澆帶的方法，這樣可以減少外約束力的同時(shí)起到散熱的作用，以此來達(dá)到降低大體積混凝土內(nèi)部的溫度的目的。

（二）降低混凝土入模溫度

在入模這一過程中，選擇合適的溫度和時(shí)間對(duì)大體積混凝土進(jìn)行澆筑是很關(guān)鍵的，氣候合理的選擇可以節(jié)省適當(dāng)?shù)娜肆臀锪Γ瑢?duì)本身的混凝土澆筑也起到很好的作用。應(yīng)該避開炎熱的天氣，必要時(shí)采取晚上澆筑。夏季盡可能采用溫水或者冷水對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌，并對(duì)骨料進(jìn)行防曬措施來保證質(zhì)量，對(duì)運(yùn)輸工具同樣設(shè)置防曬措施等等。在攪拌混凝土?xí)r加入相應(yīng)的入木質(zhì)素磺酸鈣這樣具有緩凝性的減水劑來減少水的參與反應(yīng)。大體積混凝土入模時(shí)，可通過加強(qiáng)入模的通風(fēng)使模內(nèi)熱能夠盡快的散

失掉。

（三）加強(qiáng)施工中的溫度控制

設(shè)定好合適的拆模時(shí)間，并且對(duì)混凝土要做的長時(shí)間的保養(yǎng)和維護(hù)。夏季注意防止暴曬，冬季注意采取保溫措施。在溫度的控制環(huán)節(jié)，對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和管理，可以采用信息化控制，實(shí)時(shí)的對(duì)溫度進(jìn)行了解。時(shí)刻對(duì)大體積混凝土的內(nèi)外溫差進(jìn)行控制，一般我們的目標(biāo)是：內(nèi)外溫差控制在25℃的范圍內(nèi)，基面溫差與基地溫差控制在20℃的范圍內(nèi)。而且要合理的對(duì)施工程序進(jìn)行安排，控制好混凝土在澆筑過程中的進(jìn)度，保證在澆筑過程中的均勻上升，并要避免混凝土拌合物堆積過大。在結(jié)構(gòu)順利完成后，及時(shí)進(jìn)行填涂，免除其側(cè)面的暴曬造成質(zhì)量的折損。

（四）改善約束條件，削減溫度應(yīng)力

采用分層方法或分塊發(fā)放來對(duì)大體積混凝土進(jìn)行澆筑。合理的設(shè)置水平好垂直的施工縫，把后澆帶設(shè)置在適當(dāng)?shù)奈恢茫@樣可以起到放松約束的程度，并可以在每次的澆筑過程中減少澆筑長度的蓄熱量，來減少水化熱聚集在一處，減少溫度的應(yīng)力。以大體積混凝土為基準(zhǔn)，使它設(shè)置于巖石類地基或者舊的混凝土基礎(chǔ)上時(shí)，很容易在大體積混凝土的技術(shù)和基巖或者基礎(chǔ)和墊層之間來設(shè)置滑動(dòng)層。盡量可以采用以下的做法來消除嵌固作用，來釋放約束的應(yīng)力：采用一氈二毛的方法，用這些材料做成的緩沖層可以起到很好的效果。在夏季的施工過程中采用這種方法作為緩沖層，也可以利用防水層上特有的保護(hù)層在前期大體積混凝土的強(qiáng)度相對(duì)較低時(shí)，澆筑在地板的大體積混凝土上。在此基礎(chǔ)上基礎(chǔ)折本要合理設(shè)置，設(shè)置分倉縫，來達(dá)到釋放約束應(yīng)力的作用。

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（責(zé)任編輯：周加轉(zhuǎn)）