大體積混凝土水化熱的解決

謝佳桃+劉欣怡

摘 要：建筑物高度和體積的不斷擴大，大體積混凝土的運用愈加頻繁，人們對其質量要求也越來越高。大體積混凝土的水化熱是施工中一個需要控制的重要的要點。大量的水化熱會導致混凝土開裂，這會嚴重影響到混凝土的使用性能。通過對開裂原因的分析，本文針對性的提出如何減小水化熱對混凝土的破壞。

關鍵字：大體積混凝土；溫度裂縫；裂縫控制措施

1 引言

隨著我國的基礎建設的發展，大體積混凝土廣泛應用于各種超大建筑、大壩、橋墩、錨定以及超大型橋梁結構當中。在運用于這些建筑當中時，安全、經濟是必須要考慮到的因素，同時由于大體積混凝土在結構中一般都會充當重要受力或傳力部位，因此它的質量尤為關鍵。

2 大體積混凝土使用中存在的問題

混凝土是由水泥、砂石、水和各種外摻劑混合而成的一種性狀較為穩定的混合物。在其凝結的過程中內部會發生水化反應，這會產生大量的熱量：小體積混凝土由于傳熱路徑較短，對水化熱的反應不強烈，而大體積混凝土因為厚度大、傳熱慢等原因，導致混凝土會因為受到拉應力而開裂。

在施工的時候，大體積混凝土對整體性要求高，同時必須滿足強度、剛度、穩定性和耐久性要求，故其施工難度也較大。本文主要研究因水泥水化熱而產生裂縫這一問題。

3 裂縫的產生機理[1]

混凝土是抗壓材料，其抗拉能力很弱，因此一旦有拉應力作用在混凝土上，就很有可能導致混凝土開裂。水泥的水化放熱會導致混凝土產生溫度應力而拉裂混凝土。

大體積混凝土的開裂主要是由下面兩個因素引起的：（1）大體積混凝土由于水泥水化產生的熱量引起的溫度差；（2）內部約束及外部約束對混凝土變形的影響溫度差是溫度應力的起因。混凝土中的水泥在凝結的過程中會發生水化反應，在水化反應的過程中會散發大量的熱。在混凝土的表面，由于與外界環境距離很近，故散熱速率較快，熱量可迅速散發到空氣中，保持混凝土表面溫度與外界保持一致；而在混凝土內部，砼的散熱性很差，與外界距離又很大，內部熱量不易散發出去，故在大體積混凝土內部和外部會形成較大的溫差。

約束分為內部約束和外部約束。混凝土的內部和外部具有較大溫差，這種溫度分布不均勻會導致各部分變形不一致，從而會產生內部約束。大體積混凝土從內到外溫度是逐漸降低的，內部溫度高，變形就較大；外部溫度較低，變形就較小。這樣會造成內部膨脹，而外部約束內部的膨脹，就會在混凝土表面產生拉應力，當拉應力大于混凝土的抗拉強度時，就會在混凝土表面產生大量裂縫。這是由于混凝土內溫度不均勻導致的裂縫。

外部約束一般是出現在澆筑后六七天時，這時混凝土水化反應基本完成，內部的熱量慢慢往外散失，在此過程中伴隨著水分的蒸發，混凝土就會產生收縮，但由于支座約束著混凝土不能自由收縮，就會產生收縮應力，此應力為拉應力。當拉應力大于混凝土的抗拉強度時就會產生較大的裂縫。

于是我國在2009年11月頒布的《大體積混凝土施工規范》（GB50496-2009），其中對大體積混凝土施工過程中溫控指標提出了下列規定[2]：

1.混凝土澆筑體在入模溫度基礎上的溫升值不宜大于50℃。

2.混凝土澆筑體的里表溫差（不含混凝土收縮的當量溫度）不宜大于20℃。

3.混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2.0℃/d。

4.混凝土澆筑表面與大氣溫差不宜大于20℃。

4 減小裂縫的措施

4.1 采用合理的混凝土配合比

合理配置混凝土配合比。混凝土中產生水化熱和發生收縮的都是水泥，因此在混凝土（尤其是高等級混凝土）中水泥的含量越少產生的水化熱也就越少，也就能更好的防止混凝土開裂，因此盡量選用高等級的水泥來減少其用量。

同時在選擇水泥時，選擇水化熱低、初凝時間長來降低水化放熱總量和延緩降溫過程。

往混凝土中添加外摻劑，盡量減少單位體積混凝土的用水量，嚴格控制水灰比，延長混凝土達到最高溫度的時間。[3]

4.2 預埋冷水管道

在混凝土澆筑前預埋冷水管道，在混凝土凝結的時候往里面通冷水來帶走水化熱，降低內外溫差。

4.3 在底座添加砂石墊層

在大體積混凝土做地基的時候在下方布置一層卵石層和一層砂墊層，以此來形成一個墊層，在一定程度上解決了混凝土的滑動問題，減輕外部約束力。

4.4 做好后期養護工作

混凝土的后期養護主要有保溫、保濕工作。保持混凝土外表面溫度，避免內外溫差過大；每天做好保濕養護，減少混凝土內部水分的散發，減小混凝土的收縮。

5 結語

混凝土是工程質量最基礎的保障，因此防止混凝土開裂是必須做好的一項硬性指標。但在實際工程中，混凝土的開裂是常有的事，因此更進一步的采取采取措施來防止混凝土的開裂是有研究意義的。

參考文獻

[1]江昔平，王社良，段述信.超大體積混凝土溫度裂縫產生機理分析與抗裂控制新對策 [J].混凝土.2007，12：98-101

[2]GB50496-2009，大體積混凝土施工規范[S].北京：中國計劃出版社，2009

[3]付春輝.大體積混凝土基礎水化熱分析[J].北方交通.2016，12：54-58