大體積混凝土施工溫度裂縫控制研究及進展

王磊

摘要：就當前國家建筑企業的發展現狀來看，大面積混凝土施工已經成為重要的施工內容，在建筑企業的發展中發揮著重要作用。但是在實際的應用過程中，隨著建筑使用時間的逐漸推進，大面積混凝土施工質量問題也逐漸突出，受到溫度的影響而導致混凝土裂縫問題的發生，對整個建筑的施工質量帶來不良影響。

關鍵詞：關鍵詞：大體積混凝土;溫度;裂縫;控制技術;研究及進展

1大體積混凝土的發展和出現裂縫的原因分析

1.1國內外大體積混凝土的發展

大體積混凝土在國外的發展較早。首先大體積混凝土最早應用在水利工程中的水壩修筑。隨著技術的成熟這項技術也推廣到了其他領域。比如像建筑領域核能工程領域。在此項技術的不斷應用過程中出現了一系列的問題。其中最嚴重的就是溫度裂縫問題。于是人們開始注意檢查大體積混凝土的溫度裂縫問題，這影響到工程的安全性和美觀性。這個問題在當時引起了眾多專家學者的關注。并發現產生裂縫的原因可能是水泥水化熱產生的熱力效應導致內部出現裂縫還有施工溫差也會造成一定的影響。在經過多年的研究國外已經形成一套專業的大體積混凝土溫度裂縫的控制系統有效的避免了溫度裂縫的產生，提升工程的質量。我國國內的大體積混凝土技術的應用相對較晚。導致我國在溫度裂縫問題方面的研究也大約比國外晚了50年左右。這嚴重影響我國在大體積混凝土技術的應用進程，阻礙我國建筑事業水平的提升。后期我國也對大體積混凝土的溫度裂縫問題做了相應的研究，在大型工程的研究中比如像大型水利工程船舶工程等方面的研究較多研究成果也較為顯著。但是在一些小型建筑工程比如像民用商用的建筑方面，我國進行的相關研究較少導致在這一方面的發展緩慢。

1.2水泥水化熱導致出現裂縫

在大體積混凝土的澆筑過程中水泥水化熱是出現溫度裂縫的重要原因。在水泥遇水時會產生較高的水化熱導致混凝土的溫度急劇升高。由于水泥的導熱性差加上混凝土體積過大厚度大，導熱性能更加受到影響。在混凝土的澆筑過程中水泥水化產生的熱量導致混凝土的外部溫度急劇上升由于大體積混凝土導熱性能差，半徑超過2.5m的大體積混凝土的內部基本處于隔熱狀態這就導致大體積混凝土在澆筑的過程中各部分的溫度極其不均勻的情況發生。并且在復雜的自然條件下混凝土在澆筑過程中向外輻射熱量的快慢也不相同，更加加大了溫度分布的復雜性。總體來說是由于大體積混凝土各部分的溫度不同導致出現溫度裂縫的問題發生。

1.3溫度變化和養護不到位

除了在施工過程中水泥水化產生的水化熱導致溫度差異，自然界的溫度也會在一定程度上導致溫度裂縫的產生。倘若在冬天，外界溫度較低的情況下施工，在混凝土澆筑時產生的熱量較大。這就導致大體積混凝土的溫度急劇上升和急劇下降。從而促進溫度裂縫的產生。從防護方面來講，在面對惡劣天氣如大風、嚴寒等天氣，混凝土的水分散失較快，從一定程度上導致大體積混凝土溫度裂縫的產生。

2大體積混凝土施工溫度裂縫的控制技術研究和進展

2.1溫度裂縫控制中對于跳倉技術的應用

按照“抗與放”的原則進行，“跳倉法”的由來，是我國裂縫控制的研究人員、學者王鐵夢教授提出的，其認為，在施工中將大規模的混凝土施工面分為幾個不同的區域，結合“分層澆筑、隔塊施工、整體成型”的原則分布施工。當在較短的時間內對溫度應力進行釋放之后，可以把若干個小塊體連接在一起，形成一個整體，實現主要依靠混凝土的抗拉強度抵抗混凝土的溫度應力的目的。蒙圈，“跳倉法”已經被大量的在地下室底板的混凝土結構中進行了應用。學者、研究人員李棟等人將“跳倉法”應用在超長和超寬與超深的混凝土的地下結構中。跳倉的施工技術在大體積混凝土施工中的運用，主要體現在澆筑方面，呈現出比較好的抗滲效果以及抗裂效果。在具體的施工過程中還需要注意，相鄰兩塊間的間隔時間要大于一周，其在混凝土澆筑時間方面的控制和大體積混凝土接縫應力的處理還是存在一些不足。

2.2溫度裂縫控制中對于材料控制法的應用

結合導致大體積混凝土產生開裂問題的因素，對裂縫產生的原因進行全分析，隨后，還要提出一定可行性的環節裂縫的技術，這是非常重要的。對于溫度裂縫進行控制主要從基礎方法與選擇材料兩個方面考慮。加之，大體積混凝土的裂縫出現都是和溫度應力存在很大的關系，但是溫度應力是從水泥水化熱中來的，因此可以運用下列措施進行處理。一是，科學地選擇低或中水化熱型的水泥材料，降低混凝土溫度中的峰值;二是，將混合材料適當地添加在混凝土中，主要運用的是粉煤灰材料，可以減小水泥材料在施工中的用量，并降低混凝土的絕熱溫升;三是，適當地添加緩凝劑和減水劑在混凝土材料中，有助于降低混凝土攪拌時的用水量與水泥用量;四是，運用大粒徑與較好形狀的顆粒、或者是搞性能的熱學，配上較好的骨料。例如，研究人員、學者王嘉楊等人結合多種文獻的研究，提出材料的控制方法主要是，對混凝土水化熱降低材料進行科學化地選擇，保障其選擇的合理性，有助于降低混凝土成型中的溫度，還可以在混凝土的拌合物中適當地添加纖維，用這樣的方法提高混凝土本身的抗裂性能，實現避免發生凝土裂縫的目的。此外，研究人員、學者劉偉也曾做了相關試驗，其研究的是摻加粉煤灰與乳化瀝青、聚丙烯纖維材料的混凝土的力學性能，同時，對摻改性的材料混凝土溫度應力進行了驗證。

2.3溫度裂縫控制中對于水管冷卻法的應用

因為水泥在施工中的用量非常大，所以，水泥的水化過程會產生集中的多熱量，導致混凝土內部的溫度逐漸上升，混凝土的內部溫度能夠得到60～90°C。然而混凝土屬于熱的不良導體，其溫降的速度非常慢，想要對工程質量進行保障，促進工程的施工進度不斷提升，冷卻水管法的施工方法在大體積混凝土的溫控中經常被運用。也就是：將網狀水管預埋在混凝土當中，通過管中的循環冷水，主要是指可用的地下水和江與河以及湖泊，還有自來水等水源，這部分水源的流動對混凝土中的溫度進行降低。上個世紀中期，國外發達國家，主要是指美國，這一國家對胡佛壩進行了設計，這是世界范圍中一個比較高的混凝土壩體。運用的是水管冷卻的降溫技術，并在現場實施了很多試驗，能夠看出，水管冷卻在混凝土壩體的溫將效果發面非常明顯。所以，這是大體積混凝土控制溫控問題的重要措施。對于我國來說，當然也不遜色，研究人員、院士朱伯芳很早之前就對大壩混凝土當中冷卻水管的計算問題進行了研究，利用積分的變換法，深入簡析了大體積混凝土本身的熱源平面現象，與此同時，對非金屬的聚乙烯水管的降溫方法進行研究，做了深入討論，并對計算方法進行全面研究，此外，還研究了水管冷卻等效熱源的傳導方程。

結語

大面積混凝土施工過程和技術應用的過程中，極易受到溫度的影響，使得其容易出現裂縫現象，對整個建筑工程的施工質量造成嚴重影響。在這樣的發展背景下，要想有效避免裂縫問題的出現，就要在施工過程中對溫度進行嚴格的控制，從而促進其施工質量的有效提升。

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