大體積混凝土抗裂技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用探析

李 響

（南京市水利建筑工程總公司一公司，江蘇南京 210036）

大體積混凝土抗裂技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用探析

李 響

（南京市水利建筑工程總公司一公司，江蘇南京 210036）

大體積混凝土由于體積大、散熱困難，混凝土用量多、水泥水化過(guò)程中產(chǎn)生水化熱，澆筑完畢后其內(nèi)部溫度上升的非常迅速，和表面產(chǎn)生了較大的溫差，因此施工過(guò)程中極易使混凝土產(chǎn)生表面以及整個(gè)大體積混凝土產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重影響了整個(gè)項(xiàng)目的質(zhì)量。因此大體積混凝土的抗裂技術(shù)一直以來(lái)都是水利工程建設(shè)中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

水利工程；大體積混凝土；抗裂技術(shù)

在水利工程建設(shè)中，通常采用的混凝土結(jié)構(gòu)和體積都比較大，外部破壞力對(duì)其造成裂縫的幾率幾乎很小，可是，對(duì)于大體積混凝土澆灌過(guò)程中，水泥的水化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的水化熱，這就會(huì)在混凝土的內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力;如果施工過(guò)程中處理不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致大體積混凝土從內(nèi)部產(chǎn)生裂縫。本文通過(guò)分析了在水利工程中大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因，并提出了相應(yīng)的混凝土抗裂技術(shù)，以保證水利工程建設(shè)的整體施工質(zhì)量。

1 水利工程中造成大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的因素

（1）水化熱影響產(chǎn)生裂縫

混凝土的體積越大，混凝土的結(jié)構(gòu)斷面就越厚，混凝土內(nèi)水泥水化產(chǎn)生的熱量就越不容易散發(fā)，隨著溫度的逐漸升高，從而引起混凝土的內(nèi)外溫差就越大，當(dāng)溫差所引起的溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土自身極限拉應(yīng)力時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致大體積混凝土的開(kāi)裂?；炷羶?nèi)水化熱引起的溫度升高，水泥放出的熱量則聚集在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部不易散發(fā)出去，導(dǎo)致內(nèi)外溫差加大，造成溫度變形作用是使大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要因素。

（2）體積收縮受約束產(chǎn)生裂縫

大體積混凝土在體積發(fā)生變化的時(shí)候會(huì)受到內(nèi)部約束，從而產(chǎn)生內(nèi)部?jī)?nèi)應(yīng)力。例如，在進(jìn)行混凝土澆灌時(shí)，會(huì)受到混凝土底部墊層的約束，由于在澆灌前期水泥水化過(guò)程中，會(huì)使混凝土內(nèi)部溫度急劇升高，體積也隨之變大，當(dāng)水泥產(chǎn)生水化熱的溫度和混凝土散熱速度達(dá)到相互一致時(shí)，混凝土的內(nèi)部溫度將達(dá)到最高值，在這之后，混凝土的散熱速度將大于水化熱產(chǎn)生的溫度，使得混凝土內(nèi)部溫度逐漸下降，這時(shí)混凝土的體積也會(huì)漸漸縮小，體積變下的時(shí)候會(huì)受到底部墊層的約束，使其表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。這時(shí)候混凝土內(nèi)部溫度高產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，表面溫度低，產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)內(nèi)部應(yīng)力和外部拉力差距過(guò)大時(shí)，使得混凝土開(kāi)裂。水泥品種和混合材料、混凝土的配合成分、化學(xué)外加劑以及其施工工藝，還有養(yǎng)護(hù)條件等，都是影響混凝土收縮的因素。

（3）外界溫度變化產(chǎn)生裂縫

外界溫度變化對(duì)大體積混凝土的施工的影響是非常明顯的,外界溫度越高,混凝土澆灌的溫度就越高,外界溫度越低，混凝土散熱越慢，如果外界溫度急劇下降，混凝土內(nèi)外溫度差就會(huì)很大,同時(shí)產(chǎn)生的混凝土溫度應(yīng)力就會(huì)加大，這樣就會(huì)很容易使大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。

2 水利工程施工中的混凝土抗裂技術(shù)的應(yīng)用

（1）混凝土原材料選擇

大體積混凝土不應(yīng)該使用水化熱過(guò)高的水泥,如硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥,應(yīng)該使用低熱硅酸鹽水泥和礦渣水泥;除了選擇水化熱低的水泥，為了避免混凝土升溫過(guò)多，還應(yīng)該盡量減少水泥用量。加入混合礦物粉可以顯著減少混凝土水泥用量,降低水灰比, 水利工程中混凝土水泥的最小使用量和最大水灰比如表1所示，增加凝結(jié)時(shí)間,提高早期強(qiáng)度,高強(qiáng)度,抑制早期水泥產(chǎn)生的水化熱,熱峰值的出現(xiàn)時(shí)間延遲,提高混凝土的抗裂性,有效控制了混凝土早期裂縫的產(chǎn)生,避免出現(xiàn)冷縫。另外，合理選擇減水劑和外加劑等也可以有效減低水泥用量，降低水灰比，推遲了水化熱釋放。最后，對(duì)于粗骨料選擇，應(yīng)該選用顆粒直徑大的，強(qiáng)度高，品質(zhì)好的的粗骨料,這樣可以減小由于混凝土體積收縮兒引起的變形。

表1 水利工程中混凝土水泥的最小使用量和最大水灰比

（2）消除或降低約束的方法

在已有混凝土的基礎(chǔ)上進(jìn)行澆灌大體積混凝土?xí)r，應(yīng)在已有的混凝土上鋪蓋瀝青或者油氈紙；在基礎(chǔ)巖石上進(jìn)行澆灌大體積混凝土?xí)r，應(yīng)在巖石上鋪設(shè)一層破碎的砂石；如果要澆灌的大體積混凝土兩側(cè)有舊混凝土或者巖石的時(shí)候，也應(yīng)在兩側(cè)覆蓋油氈紙，使其與新澆灌的混凝土隔離開(kāi)來(lái)。

（3）降低混凝土澆筑溫度

使混凝土溫度降低的方法有兩種：一種是后冷法，意思就是先進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑完之后對(duì)其進(jìn)行降溫，一般都是在混凝土內(nèi)部埋設(shè)冷水管，在澆筑完成后將冷水管內(nèi)通入低溫液體，使其混凝土降溫，這種方法冷損失小，效果明顯；另一種是預(yù)冷法，意思就是先將混凝土降溫，然后再進(jìn)行澆筑，一般就是在混凝土中加入冰塊或者將混凝土骨料進(jìn)行降溫冷卻。

（4）優(yōu)化控制混凝土配合比

配合比設(shè)計(jì)時(shí),依據(jù)實(shí)際情況以降低水化熱溫升為前提,正確選取水泥型號(hào)、摻合料與外加劑。一般選擇采用低熱礦渣水泥,中熱硅酸鹽水泥，減少水泥用量及改善混凝土的和易性,應(yīng)考慮摻入優(yōu)質(zhì)摻合料如粉煤灰等，可降低混凝土的絕熱溫升、提高混凝土抗裂能力,選擇粗細(xì)骨料級(jí)配良好并盡可能選用較大的骨料用量，嚴(yán)格控制砂石骨料的含泥量,選擇合理的水灰比,在滿足施工和易性和強(qiáng)度的條件下，可適量摻入減水劑，可減少用水量,節(jié)約水泥、降低絕熱溫升。針對(duì)引起大體積混凝土裂縫的因素在配合比設(shè)計(jì)時(shí)有必要采取有效技術(shù)措施進(jìn)行控制，總結(jié)和借鑒以往工程經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)工程的特點(diǎn)，得出建筑工程大體積混凝土最佳配合比的設(shè)計(jì)表1：

表1 大體積混凝土最佳配合比

3 結(jié)束語(yǔ)

雖然大體積混凝土抗裂技術(shù)是水利工程中比較難以解決和困擾至今的難題，但根據(jù)實(shí)際情況和工作經(jīng)驗(yàn)，不斷分析總結(jié)水利工程中大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因，從施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況出發(fā)，對(duì)水利工程設(shè)計(jì)和大體積混凝土施工采取有效的預(yù)防控制措施，是可以減小或者避免裂縫發(fā)生的。

[1] 楊碧華,李惠強(qiáng).早齡期大體積混凝土溫度應(yīng)力與裂縫的關(guān)系[J].華中科技大學(xué)報(bào),2002,19(4):76-81

[2] 楊和禮,基礎(chǔ)大體積混凝土原材料對(duì)裂縫的影響與控制,建筑技術(shù)開(kāi)發(fā),2004年8月

[3] 張克亮.水利工程基礎(chǔ)施工中大體積混凝土技術(shù)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013,(29).

[4] 趙國(guó)利.橋梁承臺(tái)大體積混凝土施工中的溫度測(cè)控及防裂技術(shù)[J].鐵道工程學(xué)報(bào), 2005, 86(2):27-30.

G322

B

1007-6344（2015）09-0027-01