大體積混凝土溫控措施在涵閘工程中的應用

王 勇

一、大體積混凝土結構產生裂縫的原因

1.混凝土水熱化

水泥作為混凝土的核心材料，其質量是判斷工程項目質量的重要依據之一。在混凝土凝固過程中，水泥水化熱會引起溫升，而混凝土外露表面容易散發熱量，這就使得混凝土結構溫度內高外低，且溫差很大，形成溫度應力。當產生的溫度應力（一般是拉應力）超過混凝土當時的抗拉強度時，就會形成裂縫，這種裂縫有輕度的表面裂縫，有重度的貫穿性裂縫。

2.外部溫度

在混凝土施工期間，外部溫度也是影響其質量的主要原因，混凝土內部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫度和結構的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會愈高；如果外界溫度降低則又會增加大體積混凝土的內外溫差梯度。如果外界溫度的下降過快，會造成很大的溫度應力，極其容易引發混凝土的開裂。另外外界的濕度對混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會加速混凝土的干縮，也會導致混凝土裂縫的產生。如果在夏天，外界溫度過高，混凝土日照時間過久，便會出現溫度提升的現象，到了夜間外部溫度下降，混凝土內部溫度依然過高，從而出現內外溫差過大，導致混凝土結構的表面先行開裂。

3.收縮變形

混凝土澆筑結束后，施工人員必須要及時覆蓋并灑水養護，以防出現干裂現象。并且因混凝土所需水分較大，如果長期將其置于干燥、有風的地方，會導致其因水分蒸發而收縮變形，出現嚴重的裂縫，影響混凝土的使用。

二、溫控措施在大體積混凝土施工中的應用

1.混凝土的配制及原料的選擇

（1）使用水化熱低的水泥

由于礦物成分及摻合料數量不同，水泥的水化熱差異較大。鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量高的，水化熱較高，摻合料多的水泥水化熱較低。因此選用低水化熱或中水化熱的水泥品種配制混凝土。不宜使用早強型水泥。在采購水泥時必須對水泥品種、性質、類型、安全級別、凝結性能、安全性以及合格證等進行入場檢驗。

（2）砂、石的含泥量與細度模數

精心設計、選擇混凝土成分配合，盡可能采用粒徑較大、質量優良、級配良好的石子。粒徑越大、級配良好，骨料的孔隙率和表面積越小，用水量減少，水泥用量也少。在選擇細骨料時，其細度模數宜在26～29。粒徑較大可減少水泥用量，降低混凝土的干縮，減少水化熱，對混凝土上的裂縫控制有重要作用。

（3）采用線脹系數小的骨料

混凝土由水泥漿和骨料組成，其線脹系數為水泥漿和骨料線脹系數的加權（占混凝土的體積）平均值。骨料的線脹系數因母巖種類而異。大體積混凝土中的骨料體積占75%以上，采用線脹系數小的骨料對降低混凝土的線脹系數，減小溫度變形的作用十分顯著。

（4）外摻料選擇

摻加粉煤灰：摻加粉煤灰減小水泥用量，可有效降低水化熱。大體積混凝土的強度通常要求較低，允許摻加較多的粉煤灰。另外，優質粉煤灰的需水性小，有減水作用，可降低混凝土的單位用水量和水泥用量；還可減小混凝土的自身體積收縮，有的還略有膨脹，有利于防裂；摻粉煤灰還能抑制堿骨料反應并防止因此產生的裂縫。

摻減水劑：摻減水劑可有效降低混凝土的單位用水量，緩凝型減水劑還有抑制水泥水化作用，可降低水化溫升，有利于防裂。大體積混凝土中摻加的減水劑主要是木質素磺酸鈣，它對水泥顆粒有明顯的分散效應，可有效地增加混凝土拌合物的流動性，且能使水泥水化較充分，提高混凝土的強度。若保持混凝土的強度不變，可節約水泥10%，從而可降低水化熱，同時可明顯延緩水化熱釋放速度，熱峰也相應推遲。

2.大體積混凝土溫控的技術措施

（1）測溫技術

在大體積混凝土工程中，有很多項目需要進行溫度控制。為了做好混凝土的溫度監測工作，必須有一個好的測溫施工方案。測溫點的布置、測溫的延續時間和次數，應能概括混凝土內部溫度場的變化情況，發現問題便于采取對策措施。一般沿澆筑的高度布置在底部、中部和表面，平面測點布置在邊緣與中間，測點間距一般為2.5～5m。在混凝土澆筑后1～5d內應密切觀測混凝土溫度的變化，每2～4h測溫一次，5d以后每6～8h測溫一次，同時量測大氣溫度，確保內表溫差、表氣溫差均可控制在規范的要求范圍內。

（2）控制入模溫度

混凝土澆筑過程中外界溫度越高，越容易產生溫度裂縫，因此大體積混凝土應在室外溫度較低的情況下進行，其澆筑溫度不宜超過28℃。為了保證入模溫度在規定范圍內，應從降低拌和料的澆筑溫度以及水化熱等著手。影響混凝土拌和料的澆筑溫度最大因素是水和石子，因此施工時首先應降低水溫，其次應降低石子溫度。

高溫季節施工時，設混凝土攪拌用水池(箱)，拌和混凝土時，拌和水內可以加冰屑(可降低3℃～4℃)和冷卻骨料(可降低10℃以上)，降低攪拌用水的溫度。高溫天氣時，砂、石子堆場的上方設遮陽棚或在料堆上覆蓋遮陽布，降低其含水率和料堆溫度。同時提高骨料堆料高度，當堆料高度大于6m時，骨料的溫度接近月平均氣溫。

冬季施工如日平均氣溫低于5℃時，為防止混凝土受凍，可采取拌和水加熱及運輸過程的保溫等措施。

（3）混凝土澆筑中的溫控措施

首先應盡量減少拌合后的混凝土的運輸距離和中轉次數。在混凝土澆筑時宜采用“分層澆筑、分層振搗、一個斜面、一次到頂”的推移澆筑法，也可按泵送混凝土自然流淌坡度 (L∶H=5∶1)，采用從一邊到另一邊，斜面分層、薄層覆蓋、循序漸進、一次到頂的方法進行。這種自然流淌形成斜坡混凝土的澆筑方法，能較好適應泵送工藝，提高泵送效率，簡化混凝土的泌水處理，保證上下層澆筑間隔不超過初凝時間。施工時混凝土自然流淌形成斜面的坡度宜控制在1∶6左右，澆筑過程中，控制混凝土的初凝時間＞6h。混凝土斜面上下層覆蓋的時間間隔≤2h，混凝土從攪拌站出站后4h內必須下料入模。各層混凝土澆筑間歇期應控制在7d左右，最長不得超過10d。為降低老混凝土的約束，需做到薄層、短間歇、連續施工。如因故間歇期較長，應根據實際情況在充分驗算的基礎上對上層混凝土層厚進行調整。

（4）混凝土振搗

澆筑后的混凝土應根據實際情況布置振搗器，并保證混凝土上部、下部及坡角部位振搗密實。為了防止混凝土集中堆積，應形成自然流淌坡度，然后全面振搗。每層振搗時，上下層振搗搭接50～100mm，每點振搗時間30s左右 (以混凝土中不再出現氣泡為宜)，嚴格控制振搗時間、移動間距和插入深度。現場試驗證明，混凝土振搗能提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出現的裂縫，減少混凝土內部微裂，增加混凝土的密實度，抗壓強度提高10%～20%。采用二次振搗提高混凝土的極限拉伸值，關鍵是要掌握好兩次振搗的時間間隔，它與水泥品種、水灰比、坍落度、氣溫和振搗條件等有關。二次振搗的最佳時間，一般在第一次振搗完成后2h進行為宜。

（5）澆筑后混凝土的保溫養護及溫差監測

保溫效果的好壞對大體積混凝土溫度裂縫控制至關重要。保溫養護可采用在混凝土表面覆蓋草墊、素土的養護方法。養護安排專人進行，養護時間7d。自施工開始就派專人對混凝土測溫并做好詳細記錄了解混凝土內外溫差變化。混凝土溫度上升階段每2～4h測一次，溫度下降階段每8h測一次，同時應測大氣溫度，以便掌握基礎內部溫度場的情況，控制混凝土內外溫差在25℃以內。如混凝土內部升溫較快，內部與表面溫度之差有可能超過控制值時，應在外表面增加保溫層。當晝夜溫差較大或有暴雨襲擊時，要根據氣溫變化趨勢以及混凝土內部溫度監測結果及時調整保溫層厚度。當混凝土內部與表面溫度之差不超過20℃，且混凝土表面與環境溫度之差也不超過20℃，可逐層拆除保溫層。當混凝土內部與環境溫度之差接近內部與表面溫差控制值時，則全部撤掉保溫層。

三、結語

由上可知，若想保證混凝土工程的完成質量，提高其使用壽命，必須要從根本上加強對大體積混凝土的管理，嚴格控制混凝土施工原材料、混凝土配合比，加強質量控制，加大混凝土養護工作力度等方面。混凝土裂縫問題是影響工程施工質量的關鍵，因此，相關企業、單位應以國家建設標準為依據，借鑒吸收國內外先進技術與經驗，科學、合理應用溫度控制措施，有效解決大體積混凝土裂縫問題，為涵閘工程的施工質量提供保障■