【摘 要】近年來預(yù)制混凝土沉箱廣泛應(yīng)用且日益趨于大型化，如大連港太平灣港區(qū)散糧碼頭水工工程中就大量采用了大型沉箱結(jié)構(gòu)，每個(gè)沉箱重達(dá)3000多t，設(shè)計(jì)混凝土用量1200多 m3。基于大型沉箱復(fù)雜的水下工作環(huán)境，對(duì)其裂縫的控制更加嚴(yán)格，同時(shí)對(duì)施工提出了更高的要求。

【關(guān)鍵詞】大體積混凝土；預(yù)制；沉箱；水化熱；溫度控制

1溫度裂縫的分析

1.1膠體資料水化熱開釋量

1.1.1水泥

關(guān)于前期溫度裂縫控制，不只要考慮水泥所開釋的水化熱總量，并且要考慮水化熱的開釋速度。水泥前期水化熱開釋速度取決于C3S和C3A的含量、水泥顆粒細(xì)度和水灰比。關(guān)于425號(hào)硅酸鹽水泥，水化熱開釋量約為470 J/g，1～3 d內(nèi)開釋出一半的水化熱，7 d內(nèi)開釋出3/4的水化熱。

1.1.2粉煤灰

粉煤灰具有顆粒小、呈圓形的特色，其間的SiO2很簡(jiǎn)單和Ca（OH）2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，構(gòu)成膠體資料，減少水化熱的發(fā)生。粉煤灰水化熱開釋量約為209 J/g，但缺陷是前期強(qiáng)度低。

1.1.3高爐礦渣

高爐礦渣組成類似于硅酸鹽水泥，但前期水化熱開釋速度很慢，有利于下降最高溫度峰值。其水化熱開釋量約為461 J/g。

1.1.4硅粉

硅粉性質(zhì)類似于粉煤灰，但因其顆粒更小，前期水化熱開釋速度快，前期強(qiáng)度高。其水化熱開釋量約為470 J/g。

1.4溫度裂縫的影響要素

減少混凝土前期溫度裂縫，能夠從兩個(gè)方面著手：一是下降溫度上升幅度和溫度梯度；二是減小混凝土線脹大系數(shù)?；炷辆€脹大系數(shù)同骨料有關(guān)，不太簡(jiǎn)單改動(dòng)。因而，減少溫度裂縫最為有用的辦法是下降溫度上升幅度和溫度梯度。影響溫度上升幅度和溫度梯度的要素首要有：

（1）膠體資料的類型；（2）混凝土攪拌及澆筑溫度；（3）混凝土外表的保溫；（4）施工縫的鴻溝束縛。

1.4.1膠體資料的類型

不一樣類型的膠體資料，所開釋的水化熱總量和水化熱開釋速度不一樣，水泥的水化熱總量大于其他類型膠體資料如粉煤灰和高爐礦渣的水化熱總量。因而，運(yùn)用粉煤灰和高爐礦渣代替部分水泥，能夠大大下降混凝土最高溫度峰值。

1.4.2混凝土攪拌及澆筑溫度

混凝土的攪拌溫度影響新鮮混凝土的出廠溫度，出廠溫度越高，混凝土的水化熱開釋越快，內(nèi)部溫度也就越高。為下降混凝土內(nèi)部溫度，一般選用如下辦法：

（1）挑選夜間或早晨攪拌混凝土；（2）噴水下降骨料溫度；（3）攪拌混凝土?xí)r加冰水；（4）攪拌混凝土?xí)r加冰。

1.4.3混凝土外表的保溫

混凝土外表選用保溫辦法的目的不是束縛混凝土溫度上升，而是為了控制混凝土溫降速度，以減小因?yàn)榛炷镣獗砼c內(nèi)部之間的溫度梯度而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。

1.4.4施工縫的鴻溝束縛

鋼筋混凝土構(gòu)造每道施工縫都是一個(gè)鴻溝束縛，新澆筑混凝土受到老混凝土的束縛，增加了混凝土發(fā)生前期溫度裂縫的可能性。當(dāng)新澆筑混凝土仍處于澆筑前期時(shí)，開釋出很多水化熱，新老混凝土之間發(fā)生顯著的溫度應(yīng)變差，水化過程使得新澆筑混凝土溫度上升、體積脹大。在澆筑前期，混凝土的彈性模量很低，基本上處于塑性或彈塑性狀態(tài)，不發(fā)生內(nèi)部應(yīng)力，但澆筑后1～2 d，內(nèi)部溫度到達(dá)最高值，隨后溫度開端下降，引起混凝土體積縮短，一起跟著混凝土齡期增長(zhǎng)，混凝土開端出現(xiàn)脆性。在新澆混凝土縮短時(shí)期，老混凝土的溫度改變趨于相對(duì)安穩(wěn)，不會(huì)和新混凝土同步縮短。在施工縫鄰近區(qū)域，老混凝土束縛新混凝土縮短，造成了老混凝土受壓，新混凝土受拉。當(dāng)拉應(yīng)力超越混凝土抗拉強(qiáng)度，施工縫處首要發(fā)生裂縫，并延伸至新混凝土構(gòu)造內(nèi)。

2溫度裂縫的控制辦法

2.1合理挑選資料，減少水化熱

經(jīng)過優(yōu)化混凝土合作比，選用低水化熱水泥，下降水泥用量。該沉箱挑選礦渣水泥等中低熱水泥并摻加粉煤灰等摻合料，改進(jìn)和易性，下降水灰比，減少水泥用量，如32.5級(jí)礦渣硅酸鹽水泥其3 d的水化熱為180 kJ/kg，比較P·O 32.5級(jí)水泥，水化熱減少28%。

2.2控制混凝土溫升

沉箱的溫度控制，首要控制3個(gè)特征值：入模溫度、最高溫度及維護(hù)溫度，首要辦法如下：（1）下降入模溫度?；炷恋娜肽囟热Q于各種原資料初始溫度，在骨料堆場(chǎng)、混凝土運(yùn)輸和澆筑過程中設(shè)法遮陽，避免曝曬，運(yùn)用遲早溫度稍低的時(shí)段澆筑混凝土；水泥要降到自然溫度后運(yùn)用；施工時(shí)可加冰冷卻拌合水、骨料、水泥，盡量挑選較低氣溫時(shí)段澆筑混凝土。（2）控制最高溫度。預(yù)埋冷卻水管在混凝土內(nèi)部，運(yùn)用水管內(nèi)流轉(zhuǎn)的制冷水帶走大體積混凝土內(nèi)部積累的水泥水化熱，減少澆筑層水化熱溫升，能控制全部構(gòu)造物內(nèi)部溫度，具有適用性和靈活性。（3）控制維護(hù)溫度。大體積混凝土的裂縫，特別是外表裂縫，首要原因是混凝土中發(fā)生了溫度梯度。為下降表里溫差，可選用模板、草袋、濕砂、鋸末等常用的保溫資料放置在混凝土的外表，一起留意構(gòu)造物附近的保溫，充分發(fā)揮混凝土徐變特性，減低溫度縮短應(yīng)力。

2.3溫升猜測(cè)和溫升量測(cè)實(shí)驗(yàn)

怎么控制水化過程中溫度上升、最高溫度峰值和溫度梯度是控制沉箱前期溫度裂縫的要害，溫升量測(cè)有助于實(shí)踐施工時(shí)制定溫控辦法，便于輔導(dǎo)施工。經(jīng)過混凝土膠體資料用量和單位水化熱值核算水化熱總量，匯總后核算溫升猜測(cè)值。

溫升猜測(cè)值T=

其間：質(zhì)量熱容容量=1.3 kJ（/kg·K）；單位水化熱值，如32.5級(jí)硅酸鹽水泥約470 J/g，粉煤灰約209 J/g，高爐礦渣約461 J/g，硅粉約470 J/g。施工前做好2組邊長(zhǎng)為1 m的混凝土立方體試塊，用熱電偶計(jì)固定在混凝土內(nèi)部不一樣方位鋼筋上，丈量混凝土內(nèi)部最高溫度峰值、內(nèi)部溫度梯度和不一樣溫度下混凝土的應(yīng)變，約每小時(shí)主動(dòng)測(cè)溫一次，3個(gè)測(cè)點(diǎn)熱電偶計(jì)安置在試塊不一樣高度平面中心方位，立面安置如圖1。

2.4加強(qiáng)施工溫度監(jiān)測(cè)

對(duì)大體積混凝土沉箱內(nèi)部各部位進(jìn)行溫度盯梢監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)精確地把握混凝土各個(gè)部位的溫度改變，以便采取處理辦法下降內(nèi)部溫度，確保工程質(zhì)量?；炷翜厣羁斓钠陂g在澆筑后的1～5 d，在這段期間，宜每30 min讀取數(shù)據(jù)一次，今后數(shù)據(jù)的讀取時(shí)刻能夠延伸，主張?jiān)诨炷翝仓蟮?～20 d，每3 h讀取一次數(shù)據(jù)，澆筑后的21～30 d，每6 h讀取一次數(shù)據(jù)。見圖2。

2.5加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)

加強(qiáng)混凝土的潮溫養(yǎng)護(hù)，保持養(yǎng)護(hù)時(shí)間10～15 d以上。用穿孔水管在沉箱頂部沿立墻布置，泵淡水養(yǎng)護(hù)14 d。

結(jié)束語

大體積混凝土構(gòu)造發(fā)生裂縫的原因有許多，但首要原因是水泥水化過程中釋放大量的水化熱所發(fā)生的溫度應(yīng)力超越混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，所以怎么控制預(yù)制大體積混凝土沉箱構(gòu)造水化過程中溫度上升、最高溫度峰值和溫度梯度，是預(yù)制混凝土沉箱能否發(fā)生前期溫度裂縫的關(guān)鍵。經(jīng)過溫升量測(cè)實(shí)驗(yàn)，有助于在實(shí)踐工程施工中擬定出防止發(fā)生前期溫度裂縫的最有用辦法，如挑選恰當(dāng)?shù)幕炷梁献鞅?、保溫養(yǎng)護(hù)措施、拆模時(shí)間、混凝土澆筑溫度和澆筑時(shí)間等。聯(lián)系多種控制辦法，大體積混凝土的溫度裂縫是能夠防止的。

參考文獻(xiàn)：

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