分析高標號大體積混凝土施工溫度控制與防裂

楊天海

(貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550000)

分析高標號大體積混凝土施工溫度控制與防裂

楊天海

(貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550000)

針對高標號大體積混凝土，首先對溫度裂縫的產生原因進行簡要分析，在此基礎上，采取“一降、二散、三保”的策略，對施工溫度進行有效控制，并提出幾條有效的裂縫防治措施，旨在為大體積混凝土施工提供可靠的依據。

高標號大體積混凝土；施工溫度控制；裂縫防治

1 高標號大體積混凝土溫度裂縫產生原因分析

1.1 水化熱

在完成混凝土澆筑施工以后，水泥由于水化熱作用會放出大量的熱量，使內部結構的溫度快速升高。實踐表明，由水泥水化熱直擊引起的升溫現象可以達到50 ℃，而且升溫現象大多發生在完成澆筑的3～5 d時間段內。由于混凝土自身不具備良好的導熱性能，在澆筑完成后不久混凝土的強度與彈性模量都較低，伴隨其齡期的不斷延長，彈性模量不斷升高，對于內部溫降收縮作用的限制隨之增強，進而產生一定拉應力，當混凝土自身抗拉強度無法抵抗這一拉應力時，就會出現不同程度的溫度裂縫。

1.2 氣溫影響

對于大體積混凝土而言，其澆筑時間相對較長，外界氣溫的變化較為顯著。當氣溫升高時，澆筑溫度也會隨之增加，同時在這種高溫情況下，混凝土不容易進行散熱，其內部溫度最大值可以達到85～90 ℃，而且還存在很長延散周期。由于晝夜溫差或者是澆筑施工以后氣溫大幅下降，會使混凝土的內外部產生很大的溫差，一般在25 ℃以上，進而產生一定溫度應力，造成溫度裂縫。

1.3 收縮變形

在混凝土中，約有八成的水分會自然蒸發，引起體積干縮的現象。在高溫環境下，水分會快速蒸發，容易出現干縮變形。此外，如果混凝土的拌和與澆筑等工藝不當，內部骨料的分配不夠均勻，密實度無法滿足標準要求，收縮系數變化較大，在不同的限制和約束條件中，有出現開裂現象的可能，尤其是那些較為脆弱的部分。

2 高標號大體積混凝土施工溫度控制與裂縫防治

在施工過程中高效、合理的應用“一降、二散、三保”的策略，對混凝土結構的內外溫差進行有效控制，是確保結構安全和質量的有效方法。

(1)對原材料進行預冷，減小入模溫度

依據試驗室選擇強度等級為C48的混凝土配比材料，以及當地氣溫的正確預估，求出高標號大體積混凝土入模溫度(Tc)，如表1所示。

表1 入模溫度

①粗細骨料降溫。在對骨料進行使用的兩天前需要使用高壓冷水噴淋的方法對砂石等進行降溫，這樣還能使砂石吸收充足的水分，有效降低坍落度的損失，保證質量。

②拌和水。在條件允許的情況下，應優先使用山泉水，因為山泉水的溫度相對較低，若無法使用山泉水，則需在拌和前對水進行降溫處理。

③水泥防熱。需保障混凝土拌和站的水泥棚通風良好，做必要的遮陽和防潮處理，水泥材料的選擇要和設計方案一一對應，并進行質量檢查。

④運輸罐車。罐車的吊斗在正式使用以前需要用冷水進行反復沖洗，以起到冷卻和降溫的作用。

⑤原混凝土面、鋼模板與鋼筋需要在澆筑施工以前使用高壓冷水進行反復沖洗，以此大幅降低其溫度，防止溫差的產生。

通過對以上方法的應用，可顯著降低各個原材料的實際溫度，同時入模溫度也得到一定程度的降低，對比結果如表2所示。

表2 入模溫度的對比結果

(2)埋設鋼管，對混凝土內部進行散熱，C48混凝土的最終絕熱溫升可用如下公式進行計算：

式中：W為單位體積混凝土的水泥用量，kg/m3；Q為525號普通硅酸鹽水泥的單位質量水化熱，461 kJ/kg；C為混凝土比熱；P為混凝土密度。

(3)使用鋼管埋設的方法，借助冷水循環達到降溫的目的。鋼管需要在開始澆筑施工以前按照設計要求進行安放，同時加以有效固定，避免在澆筑過程中出現鋼管上浮的情況。在具體的實施過程中，安排專業試驗人員按6 h間隔進行一次溫度測量，再根據實測結果確定最佳的水循環時間。實踐證明，冷水的通入需要在完成澆筑的24 h以后開始，因為此時的內部溫度正快速上升。

(4)為使新澆筑的混凝土有良好的凝固條件，預防由于干縮現象造成的龜裂，在完成澆筑以后的3h時需及時覆蓋一層麻袋，同時進行灑水養護，避免陽光直射，在晴天時進行降溫和保濕，而在晚上和風雨天還能保護其表面的濕度，從而實現降低溫差的目標。

(5)混凝土表面和內部的溫差，表面和室外空氣中的溫度最低值差值都不能超過20 ℃，通過定量計算與試驗分析確定結構自身具備足夠的抗裂性能時，可將溫差擴大至30 ℃。

(6)在進行拆模時，應對氣溫等條件進行充分的考慮，拆模過程中溫差不宜過大，確保表面和中心以及表面和外界的溫差，并收縮當量溫度三者總和不能在20 ℃以上，拆模完成以后及時覆蓋麻袋進行灑水養護，養護時間要保持在21 d。

若在實際情況中使用分層法進行澆筑施工，則需對分層的實際厚度進行嚴格控制，一般情況下不得超過30 cm，同時對澆筑的速度進行控制，不能過快，適當的澆筑速度便于其散熱，還能使溫度分布均勻。澆筑的同時進行振搗，保證振搗的質量，避免出現過振和漏振等情況。

(7)在設計配比的基礎上，可按照規范的比例(水泥總量的0.7%)在混凝土中加入外加劑，外加劑類型為高效減水劑，通過對外加劑的合理使用，不僅能有利于混凝土的拌和，還能對混凝土性能進行改善，降低水的實際用量，有效提升其和易性。

3 結束語

高標號大體積混凝土施工中，如果未對施工溫度進行有效的控制，將有一定機率出現溫度裂縫，產生溫度裂縫的原因主要有三種，分別為水化熱、氣溫影響與收縮變形，為有效防止裂縫的產生，保障混凝土施工質量，需在施工中采取合理的控制措施，如原材料預冷、提前埋設冷凝管等。

[1] 韓學勤,吳登銀. 高標號大體積混凝土施工溫度控制與防裂[J]. 鐵道標準設計,2012,10(11):20-21.

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[3] 顏巧玲,陳冠樺,孔凡佳. 大體積混凝土施工溫度應力分析與控制[J]. 山西科技,2012,8(5):117-119.

U445

C

1008-3383(2017)09-0128-02

2016-11-14

楊天海(1978-)，男，貴州貴陽人，工程師，研究方向：公路、橋梁和隧道。