李志忠

1 大體積混凝土溫度裂縫的成因

在混凝土硬化期間，由于水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過(guò)大，當(dāng)混凝土表面產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)其抗裂應(yīng)力時(shí)，混凝土就會(huì)出現(xiàn)裂縫。

2 溫度控制標(biāo)準(zhǔn)

一般情況下，大體積混凝土溫度控制制定如下溫控標(biāo)準(zhǔn):混凝土澆筑溫度不大于5℃;混凝土最大內(nèi)外溫差不大于5℃;養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，混凝土表面養(yǎng)護(hù)水溫度與混凝土表面溫度之差不大于5℃;溫峰過(guò)后混凝土緩慢降溫，通過(guò)保溫控制混凝土最大降溫速率不大于2.0℃/d。

3 施工控制工藝

3.1 現(xiàn)場(chǎng)溫度控制措施

1)采用“跳倉(cāng)法”施工。通過(guò)跳倉(cāng)澆筑混凝土以釋放混凝土的溫度收縮應(yīng)力，減少一次澆筑帶來(lái)的結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)效應(yīng)，控制混凝土出現(xiàn)早期開(kāi)裂的危險(xiǎn)。跳倉(cāng)間隔施工的時(shí)間不宜小于7 d，跳倉(cāng)接縫處應(yīng)按施工縫的要求設(shè)置和處理。2)降低混凝土入模溫度?；炷猎牧系念A(yù)冷卻，不僅可以降低混凝土的澆筑溫度，而且還可以削減混凝土內(nèi)部水化熱峰值，減少混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度的差值，從而減少溫度變形和溫度應(yīng)力。按美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)207委員會(huì)的建議，避免在大體積混凝土中熱開(kāi)裂的最大因素之一就是控制澆筑溫度。3)采用二次振搗技術(shù)。在混凝土澆筑后即將凝固前，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和位置給予再次振搗，以排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部造成的水分和孔隙，增加混凝土的密實(shí)度，減少內(nèi)部微裂縫，提高混凝土強(qiáng)度和抗裂性。4)加強(qiáng)保溫措施。保溫養(yǎng)護(hù)是大體積混凝土施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。加強(qiáng)保溫養(yǎng)護(hù)，首先通過(guò)減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，從而降低大體積混凝土澆筑體的內(nèi)部溫差值，降低混凝土澆筑的自約束應(yīng)力;其次降低大體積混凝土澆筑體的降溫速率，延長(zhǎng)散熱時(shí)間，充分發(fā)揮混凝土強(qiáng)度的潛力和材料的松弛特性。

3.2 混凝土配合比設(shè)計(jì)及原材料選擇

1)選用低水化熱和含堿性量低的水泥，避免使用早強(qiáng)水泥和高C3A含量的水泥;2)在滿足混凝土強(qiáng)度要求的基礎(chǔ)上降低單方混凝土中膠凝材料及硅酸鹽水泥的用量;3)使用性能優(yōu)良的高效減水劑，盡量降低拌和水用量。

3.3 冷卻水管的埋設(shè)及控制

1)冷卻水管為φ25mm的薄壁鋼管，布置冷卻水管時(shí)應(yīng)按照溫控方案的冷卻水管布置圖執(zhí)行，進(jìn)出水口應(yīng)集中布置，將編號(hào)標(biāo)識(shí)清楚，以利于統(tǒng)一管理。2)在混凝土澆筑之前通水檢驗(yàn)冷卻水管管道是否漏水、阻水，確保管道通暢，如有漏水、阻水現(xiàn)象，及時(shí)解決。3)每根冷卻水管進(jìn)水口安置一個(gè)閥門(mén)，便于控制通水流量，通水流量應(yīng)達(dá)到30 L/min。4)混凝土澆筑到各層冷卻水管標(biāo)高后開(kāi)始小流量通水，混凝土終凝后按正常流量通水，各層混凝土峰值過(guò)后通水時(shí)間和通水流量根據(jù)測(cè)溫結(jié)果確定，若降溫過(guò)快可降低通水流量或停止通水，為防止上層混凝土澆筑后下層混凝土溫度的回升，可采取二次通水冷卻，通水時(shí)間根據(jù)測(cè)溫結(jié)果確定，保證混凝土降溫速率不超過(guò)2.0℃/d。5)嚴(yán)格控制進(jìn)出水溫度，在保證冷卻水管進(jìn)水溫度與混凝土內(nèi)部最高溫度之差不超過(guò)30℃條件下，盡量使進(jìn)水溫度最低。6)待通水冷卻全部結(jié)束后，須對(duì)冷卻水管進(jìn)行壓漿處理。7)為保證冷卻水的降溫效果，項(xiàng)目部應(yīng)提前成立專門(mén)班子，專人負(fù)責(zé)，優(yōu)化冷卻水管的管路布置，合理選擇水泵，并配備檢修人員，準(zhǔn)備1臺(tái)～2臺(tái)備用水泵，若管路出現(xiàn)故障應(yīng)及時(shí)排除，保證冷卻系統(tǒng)正常工作。施工時(shí)，操作人員應(yīng)聽(tīng)從指揮，及時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉閥門(mén)。

3.4 拆模與養(yǎng)護(hù)

1)混凝土拆模時(shí)，混凝土的溫差不超過(guò)20℃。其溫差應(yīng)包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。2)拆模后表面噴灑水，在潮濕狀態(tài)下包裹一層塑料薄膜，再外包一層土工布保溫。3)養(yǎng)護(hù)是大體積混凝土施工中一項(xiàng)十分關(guān)鍵的工作，對(duì)澆筑后的混凝土加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，使之處于適宜的溫濕環(huán)境，讓水泥顆粒得到充分水化，從而提高混凝土的強(qiáng)度，提高它的抗裂性。

4 溫度監(jiān)測(cè)

4.1 溫控實(shí)施流程

為檢驗(yàn)施工質(zhì)量和溫控效果，掌握溫控信息，以便及時(shí)調(diào)整和改進(jìn)溫控措施，做到信息化施工，需對(duì)混凝土進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。溫控實(shí)施流程見(jiàn)圖1。大體積混凝土的溫度、應(yīng)力發(fā)展是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，外界溫度、濕度、施工條件、原材料變化等都會(huì)引起溫度、應(yīng)力的變化，只有通過(guò)溫控監(jiān)測(cè)，才能更準(zhǔn)確地了解結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與抗裂安全狀況。

4.2 監(jiān)測(cè)儀器

在混凝土中埋入一定數(shù)量的溫度傳感器，測(cè)量混凝土不同部位溫度變化過(guò)程，檢驗(yàn)不同時(shí)期的溫度特性和溫差標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)溫控措施效果不佳，達(dá)不到溫控標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可及時(shí)采取補(bǔ)救措施;當(dāng)混凝土溫度遠(yuǎn)低于溫控標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則可減少溫控措施，避免浪費(fèi)。

溫度傳感器為PN結(jié)溫度傳感器，溫度檢測(cè)儀采用PN-4C型數(shù)字多路自動(dòng)巡回檢測(cè)控制儀。溫度傳感器主要技術(shù)性能:測(cè)溫范圍－50℃ ～+150℃;工作誤差±0.5℃;分辨率0.1℃;平均靈敏度－2.1℃(mV/℃)。經(jīng)多個(gè)大型工程應(yīng)用實(shí)踐證明，以上檢測(cè)儀器及元器件性能穩(wěn)定、可靠，完全能夠滿足工程需要。

4.3 測(cè)點(diǎn)布置

測(cè)點(diǎn)的布置按照重點(diǎn)突出、兼顧全局的原則，在滿足監(jiān)測(cè)要求的前提下，以盡量少的測(cè)點(diǎn)獲得所需的監(jiān)測(cè)資料。根據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和溫度變化的一般規(guī)律，以一側(cè)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)另一側(cè)施工。溫度傳感器在每層混凝土接近中心線上布置，該區(qū)域能夠代表整個(gè)混凝土斷面的最高溫度分布。在平面內(nèi)，由于靠近表面區(qū)域溫度梯度較大，因此測(cè)點(diǎn)布置較密，而中心區(qū)域混凝土溫度梯度較小，因此測(cè)點(diǎn)布置減少。為保護(hù)導(dǎo)線和測(cè)點(diǎn)不受混凝土振搗的影響，用∠36mm×36mm×3mm角鋼及減震裝置進(jìn)行保護(hù)(見(jiàn)圖2)。

4.4 監(jiān)測(cè)信息采集

各項(xiàng)測(cè)試在混凝土澆筑后立即進(jìn)行，連續(xù)不斷。混凝土的溫度測(cè)試，峰值以前每2 h觀測(cè)一次，峰值出現(xiàn)后，每小時(shí)觀測(cè)一次，隨著混凝土溫度變化逐漸減少，轉(zhuǎn)入每天測(cè)2次，測(cè)溫時(shí)間15 d～20 d后停止測(cè)溫，每次檢測(cè)完畢后及時(shí)填寫(xiě)混凝土測(cè)溫計(jì)算記錄表，在檢測(cè)混凝土溫度變化的同時(shí)，還應(yīng)監(jiān)測(cè)氣溫、冷卻水管進(jìn)出口水溫、混凝土澆筑溫度等。

4.5 信息反饋應(yīng)對(duì)措施

如果現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)溫度超出溫控標(biāo)準(zhǔn)，可采取下列應(yīng)對(duì)措施:1)最高溫度偏高，可以加大通水流量，降低冷卻水溫度的措施，但注意冷卻水溫度與混凝土中心溫度之差在20℃以內(nèi)。2)內(nèi)外溫差偏高，加強(qiáng)內(nèi)部降溫，加大通水流量;加強(qiáng)外部保溫，增加保溫層厚度，做到外保內(nèi)散。3)澆筑溫度超過(guò)控制范圍，可以采用將粗骨料灑水、遮陽(yáng)通風(fēng)降溫，拌和水投冰冷卻，水泥存放散熱等措施降低出機(jī)溫度。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析可以看出，對(duì)混凝土進(jìn)行規(guī)范的溫控檢測(cè)，使混凝土內(nèi)外溫差控制在適當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)是混凝土裂縫控制的重要環(huán)節(jié)，進(jìn)而避免混凝土裂縫的出現(xiàn)。

［1］GBJ 10-89，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］《建筑施工手冊(cè)》編寫(xiě)組.建筑施工手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999:45-48.

［3］王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.