探究高層建筑物大體積混凝土溫度裂縫防治技術(shù)的運(yùn)用

夏冬梅

摘? ? 要：基于大體積混凝土體積較大、熱傳導(dǎo)性差、抗拉強(qiáng)度低、容易受約束條件及外界環(huán)境影響等特點(diǎn)，完全避免裂縫的產(chǎn)生極為困難。因此，在實(shí)際工程中需要采取有效的溫度控制和防裂技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土;溫度裂縫;防治技術(shù)

1? 引言

大體積混凝土結(jié)構(gòu)由于尺寸大、導(dǎo)熱系數(shù)低，膠凝材料水化放出的熱量難以很快散失，內(nèi)部升溫會(huì)很高，從而引起結(jié)構(gòu)變形和開裂，這是大體積混凝土結(jié)構(gòu)區(qū)別于一般混凝土結(jié)構(gòu)的典型特征。因此，在大體積混凝土施工過程中必須對(duì)混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并結(jié)合溫控指標(biāo)對(duì)溫度變化進(jìn)行控制，從而達(dá)到降低混凝土溫度應(yīng)力，避免或減少開裂的目的人工方法分析判斷溫度數(shù)據(jù)的方法對(duì)于一些體積不很大、溫度數(shù)據(jù)也不太多的大體積混凝土工程是可行的。但對(duì)于一些特大型工程，若溫度數(shù)據(jù)再由人工來分析判斷，可能造成數(shù)據(jù)分析不全面、不及時(shí)，還有可能因人為因素造成對(duì)溫度數(shù)據(jù)的誤判？給裂縫控制帶來不可預(yù)見的風(fēng)險(xiǎn)。

2? 溫度裂縫的產(chǎn)生及發(fā)展

2.1? 溫度裂縫的影響因素

2.1.1? 水泥水化熱

水泥水化熱是引發(fā)溫度裂縫的一個(gè)重要因素。水泥水化作用產(chǎn)生的大量水化熱導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度急劇上升，實(shí)際工程中該溫升一般達(dá)到20℃～30℃甚至更高，半徑大于2.5m的大體積混凝土內(nèi)部基本處于絕熱狀態(tài);但是由于與空氣直接接觸，混凝土表面散熱更快、溫度更低;此外，大體積混凝土各部位的散熱速率也不盡相同，這導(dǎo)致大體積混凝土內(nèi)外溫度分布極不均勻，溫度梯度較大。通常來講，大體積混凝土較高的內(nèi)部溫度使得其內(nèi)部膨脹率較大，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部壓應(yīng)力以及結(jié)構(gòu)表面拉應(yīng)力的產(chǎn)生，當(dāng)表面拉應(yīng)力超過混凝土本身可承受的極限時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)溫度裂縫。

2.1.2? 環(huán)境溫度

除了水泥水化熱的影響外，大體積混凝土極易因環(huán)境溫度的變化出現(xiàn)溫度裂縫。在不同季節(jié)或不同地理區(qū)域等環(huán)境溫度差異較大的情況下進(jìn)行大體積混凝土的澆筑時(shí)，一般環(huán)境溫度的變化對(duì)大體積混凝土的內(nèi)外溫差具有顯著影響。因此在酷熱、嚴(yán)寒等極端溫度條件下，有效的溫控措施是十分必要的。

2.1.3? 外部約束及混凝土收縮變形

外部約束條件會(huì)限制由于溫度變化引起的大體積混凝土的變形，進(jìn)而導(dǎo)致溫度應(yīng)力的出現(xiàn)，提高混凝土開裂的可能性。在混凝土結(jié)構(gòu)中，80%的水將被蒸發(fā)，水泥水化只需要約20%的水分。如果由水分蒸發(fā)引起的混凝土的收縮變形受到外部約束的限制，則易產(chǎn)生裂縫。

2.2? 溫度裂縫的特點(diǎn)及危害

首先，溫度裂縫是由于混凝土溫度變化而產(chǎn)生的，而溫度與時(shí)間有關(guān)，因此溫度裂縫具有時(shí)間性。如果混凝土的溫度變形速率較慢，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力將逐漸松弛，最終溫度應(yīng)力不足以超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，就可能不出現(xiàn)裂縫。就大體積混凝土而言，當(dāng)開始出現(xiàn)表層裂縫時(shí)，若沒有即時(shí)修護(hù)，不僅影響整體結(jié)構(gòu)外觀，后期可能發(fā)生裂縫擴(kuò)展，逐漸演變成深層裂縫和貫穿裂縫，從而改變混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，進(jìn)一步危害其整體結(jié)構(gòu)安全及耐久性能，造成巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失。

3? 大體積混凝土智能溫控系統(tǒng)組成

3.1? 現(xiàn)場(chǎng)溫度數(shù)據(jù)自動(dòng)采集

現(xiàn)場(chǎng)溫度數(shù)據(jù)自動(dòng)采集采用無線通訊系統(tǒng)，由溫度傳感器、無線采集器、無線中繼配器和數(shù)據(jù)傳輸單元（DTU）組成。每個(gè)無線采集器可同時(shí)連接1-8個(gè)溫度傳感器，傳感器分辨率為，0.1℃。測(cè)溫系統(tǒng)工作原理：無線采集器將各個(gè)溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，由無線數(shù)據(jù)中繼器匯總，然后發(fā)射至Internet儲(chǔ)存到云服務(wù)器中，溫度數(shù)據(jù)可以在聯(lián)網(wǎng)的電腦或手機(jī)客戶端實(shí)時(shí)查看。

3.2? 現(xiàn)場(chǎng)溫度信息實(shí)時(shí)顯示

在大體積混凝土智能溫控系統(tǒng)中，通過編制現(xiàn)場(chǎng)溫度信息實(shí)時(shí)顯示程序模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)云服務(wù)器中混凝土各溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)的檢索、分析、處理、并將各溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度指標(biāo)實(shí)時(shí)顯示在系統(tǒng)頁面中。混凝土結(jié)構(gòu)整體溫度顯示信息主要有現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度、混凝土澆筑溫度、冷卻水進(jìn)口和出口溫度、混凝土結(jié)構(gòu)各溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)顯示的溫度信息主要有混凝土內(nèi)部最高溫度、混凝土表面溫度、混凝土內(nèi)表溫差、混凝土表面與環(huán)境溫差。混凝土與冷卻水最大溫差、降溫速率共6個(gè)溫度指示。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中，各項(xiàng)溫度信息實(shí)時(shí)顯示在頁面中，一目了然、省時(shí)省力、避免了人工讀取、分析溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的各種誤差。

3.3? 溫度預(yù)警及溫控技術(shù)措施提示

通過編制溫度預(yù)警及溫控技術(shù)措施提示程序模塊，并預(yù)先設(shè)定溫度控制指標(biāo)，對(duì)云服務(wù)器中混凝土各溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索、分析、判斷，對(duì)于超出溫控指標(biāo)的溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)發(fā)出預(yù)警信息，并提示應(yīng)采取的溫度控制技術(shù)措施。

3.4? 冷卻循環(huán)水智能控制系統(tǒng)

通過編制冷卻循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)程序模塊，對(duì)電磁閥門控制器發(fā)出指令實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻水電磁閥門的控制。冷卻循環(huán)水智能控制系統(tǒng)主要包括如下功能：

（1）冷卻循環(huán)水的定時(shí)自動(dòng)改變水流方向。為了使混凝土內(nèi)部溫度下降較為均衡，須定期改變冷卻循環(huán)水流動(dòng)方向。時(shí)間間隔根據(jù)冷卻水管的布置形式、冷卻水流速及每組冷卻循環(huán)水管長(zhǎng)度等因素綜合確定。在實(shí)際工程中也可根據(jù)監(jiān)測(cè)到的混凝土內(nèi)部溫度下降情況改變冷卻水流向的時(shí)間間隔。

（2）根據(jù)溫控指標(biāo)分別控制各冷卻水管。冷卻水智能控制程序模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的溫控指標(biāo)，對(duì)云服務(wù)器中混凝土各溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析判斷，對(duì)于超過溫控指標(biāo)的溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)所在位置的冷卻水管發(fā)出電磁閥關(guān)閉指令。

4? 結(jié)束語

大體積混凝土的溫度控制和防裂技術(shù)措施應(yīng)該從誘發(fā)溫度裂縫產(chǎn)生的各種因素入手，進(jìn)一步優(yōu)化原材料選擇及配合比設(shè)計(jì)、改善施工工藝、合理安排養(yǎng)護(hù)及溫度監(jiān)測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整溫控措施，以減少或避免溫度裂縫的出現(xiàn)、強(qiáng)力保障最終的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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