大體積混凝土的溫控技術(shù)研究

馬 立 軍

(陽泉市元承建業(yè)工程有限公司，山西 陽泉 045000)

大體積混凝土的溫控技術(shù)研究

馬 立 軍

(陽泉市元承建業(yè)工程有限公司，山西 陽泉 045000)

分析了大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，從原材料選擇、升溫控制、骨料的選擇等方面，闡述了大體積混凝土預(yù)防裂縫的溫控措施，從而確保大體積混凝土的施工質(zhì)量。

大體積混凝土，溫控技術(shù)，裂縫

自我國推行改革開放政策以來，隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，房地產(chǎn)建筑行業(yè)得到了飛速發(fā)展的機(jī)遇。同時(shí)，在此平臺(tái)上，我國部分城市中的高層與超高層建筑物，成為了坐落于城市中心的標(biāo)志性建筑物，因此，為保證此類建筑物的穩(wěn)定性，施工單位選擇應(yīng)用大體積混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到提升基礎(chǔ)設(shè)施堅(jiān)實(shí)性的效果。另外，混凝土已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于住宅、商業(yè)、工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域[1,2]。在應(yīng)用階段，大體積建筑物以一定程度的溫度控制與溫度檢測技術(shù)為支撐，從而更好的起到應(yīng)有的效果。為此，大體積混凝土施工單位在作業(yè)過程中，需積極采用現(xiàn)代化溫控技術(shù)，并通過完善信息化施工方案，對(duì)溫度進(jìn)行全方位的監(jiān)控，及時(shí)得到現(xiàn)場反饋的實(shí)用性數(shù)據(jù)，進(jìn)而有效調(diào)控溫度[3]。這就表明，將溫控技術(shù)應(yīng)用于大體積混凝土施工環(huán)節(jié)，有助于施工單位根據(jù)溫度控制技術(shù)檢測到的數(shù)據(jù)，衡量大體積混凝土溫度控制狀態(tài)。

1 裂縫產(chǎn)生的原因

1.1 原材料不合格

現(xiàn)階段，我國部分大體積混凝土施工單位，在購買原材料環(huán)節(jié)，忽視原材料對(duì)于保證建筑物建筑質(zhì)量的重要性，并為了達(dá)到降低項(xiàng)目成本的目標(biāo)，忽略混凝土施工現(xiàn)場的具體情況與要求，選擇并不實(shí)用的原材料。例如，水泥為大體積混凝土的重要原材料，且其品質(zhì)關(guān)系到混凝土的數(shù)量、結(jié)構(gòu)與組成，影響堿含量與水化熱，以及混凝土的凝膠孔數(shù)量、尺寸、形狀等[4]。正是因?yàn)榛炷潦┕挝晃催x擇實(shí)用性較強(qiáng)的原材料，導(dǎo)致整體水化物的Ca與Si的比例嚴(yán)重失調(diào)，使得混凝土中處于游離狀態(tài)的堿金屬進(jìn)入“固化”狀態(tài)，降低了堿骨料的反應(yīng)能力，為出現(xiàn)裂縫埋下隱患。

1.2 溫度應(yīng)力

由溫度應(yīng)力引發(fā)的裂縫是指，受內(nèi)外溫差等因素的制約，產(chǎn)生能夠造成大體積混凝土出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象的一種不良情況。在硬化的過程中，混凝土中的水泥等成分，在水化的作用下，將會(huì)產(chǎn)生施工現(xiàn)場并不需要的大量熱量，從而造成混凝土澆筑物內(nèi)部發(fā)生顯著的變化[5]。然而，實(shí)踐證明，受施工現(xiàn)場環(huán)境因素的影響與制約，大體積混凝土表面并不會(huì)出現(xiàn)明顯變化，因此，在此施工狀態(tài)下，混凝土的內(nèi)部與外部將會(huì)產(chǎn)生對(duì)比強(qiáng)烈的溫度差，即產(chǎn)生一定程度的溫度應(yīng)力。其中，如果溫度應(yīng)力超過了大體積混凝土的抗拉力，則建筑物將會(huì)出現(xiàn)裂縫。一般情況下，造成建筑物裂縫的溫度應(yīng)力，可被劃分為自生應(yīng)力與約束應(yīng)力。其中，約束應(yīng)力是指建筑物局部或全部受到外界的作用，無法自在變形而進(jìn)一步引起的應(yīng)力，諸如護(hù)欄混凝土、箱梁頂板混凝土等。

1.3 堿骨料反應(yīng)

對(duì)于大體積混凝土而言，堿骨料反應(yīng)是指在一定量的濕度條件下，大體積混凝土中水泥的骨料與堿性氧化物的活性成分會(huì)發(fā)生較為顯著的化學(xué)反應(yīng)，使得骨料的表面轉(zhuǎn)變成為一種可以吸收水分，并不斷膨脹的物質(zhì)。正是因?yàn)榇祟愇镔|(zhì)可在較短的時(shí)間內(nèi)吸收大量的水分，且發(fā)生快速的膨脹，因此，在堿骨料反應(yīng)作用下，大體積混凝土?xí)霈F(xiàn)裂縫情況[6]。其根本原因表現(xiàn)為：水泥的收縮作用為混凝土出現(xiàn)收縮埋下隱患，尤其是大體積混凝土中的粗骨料會(huì)產(chǎn)生促使水泥石收縮的限制性作用，其為建筑物抵抗收縮的主要背景條件。另外，如果骨料中含有氧化硅，則其更容易引發(fā)裂縫與膨脹的堿骨料反應(yīng)。另外，細(xì)骨料的巖種、活性、品質(zhì)等的不同，會(huì)造成其砂率、含泥量、表面性狀、細(xì)度模數(shù)、級(jí)別等的不同，對(duì)大體積混凝土的工作性能產(chǎn)生影響，并直接作用于混凝土的收縮狀態(tài)。

2 預(yù)防裂縫的溫控措施

2.1 原材料選擇

為實(shí)現(xiàn)預(yù)防大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的目標(biāo)，在選擇與控制原材料的方面，混凝土施工單位可以預(yù)先選定混凝土供應(yīng)單位，并將項(xiàng)目部作為輔助性單位。換言之，由大體積混凝土施工項(xiàng)目部門與混凝土攪拌站之間簽訂合同，共同履行GB/T 14902—2003預(yù)拌大體積混凝土的行業(yè)規(guī)范。屆時(shí)，項(xiàng)目部門與混凝土攪拌站一起選擇具體施工現(xiàn)場所需要的大體積混凝土原材料，并在選擇期間，將合同的相關(guān)規(guī)定作為最終選定使用設(shè)備、技術(shù)與原材料的依據(jù)。另外，大體積混凝土施工單位還應(yīng)承擔(dān)技術(shù)、設(shè)備與材料的質(zhì)量保證責(zé)任，并積極對(duì)使用中的外加劑、摻合料、原材料等進(jìn)行綜合跟蹤，使其獲得監(jiān)理單位、業(yè)主方的認(rèn)可，進(jìn)而確保原材料在使用環(huán)節(jié)中的應(yīng)有效果。

2.2 升溫控制

大體積混凝土自身與周圍環(huán)境溫度的降低，會(huì)造成混凝土出現(xiàn)一定程度的結(jié)構(gòu)變化，隨之，水分亦會(huì)有所流失。然而，該種情況的發(fā)生并不代表將會(huì)產(chǎn)生自由變形，而是首先形成引發(fā)裂縫問題的溫度應(yīng)力。因此，在施工過程中，為有效的控制對(duì)建筑物不利的溫度應(yīng)力，大體積混凝土施工單位需及時(shí)控制水泥水化熱，現(xiàn)階段，控制水泥水化熱被認(rèn)為是最為有效、直接的降溫方法。其中，正是因?yàn)樗嗟乃療釣橐l(fā)大體積混凝土自身溫度升高的核心要素，所以，如果施工單位從水泥水化熱出發(fā)，采取具有科學(xué)性、合理性的降溫方法，諸如應(yīng)用低熱的水泥等原材料，能夠及時(shí)、高效的控制大體積混凝土的施工溫度。另外，實(shí)踐證明，建筑行業(yè)市場中的425號(hào)與325號(hào)礦渣硅酸鹽水泥具有良好的升溫控制作用，可以使得水化熱量降低至少20個(gè)單位。

2.3 骨料的選擇

在施工環(huán)節(jié)，粗細(xì)骨料的購買與應(yīng)用，會(huì)直接影響大體積混凝土的施工質(zhì)量。因此，為了更為良好的發(fā)揮大體積混凝土中水泥的積極作用，在此階段，施工單位需注意保證粗細(xì)骨料的粒徑。由于在施工過程中，許多客觀因素將會(huì)影響大體積混凝土的澆筑水平與效果，例如，粗骨料的結(jié)構(gòu)物與規(guī)格的配筋距離，模板的形狀等均關(guān)系到混凝土的質(zhì)量。因此，良好級(jí)配、連續(xù)自然的粗骨料，會(huì)提升大體積混凝土的和易性，從而保證建筑物具備更高水平的抗壓強(qiáng)度。例如，在選購粗骨料的同時(shí)，采購人員需以施工現(xiàn)場的實(shí)際情況出發(fā)，選擇級(jí)配好、粒徑大的石子，并隨之做好振搗、澆筑、攪拌等多項(xiàng)工作，根據(jù)重量低于15的原則，選用片狀顆粒或中針顆粒的粗骨料。此外，施工單位需選擇粗砂與中砂作為細(xì)骨料，從而有效的改善大體積混凝土溫度升高的問題。無論是細(xì)骨料還是粗骨料的選擇，在混凝土泵送途中，施工單位均需考慮砂率，即在滿足大體積混凝土骨料可泵性的前提下，降低其骨料的砂率。

3 結(jié)語

在現(xiàn)有的建筑施工環(huán)節(jié)，大體積混凝土的應(yīng)用頻率逐年提高。然而在實(shí)際條件下，大體積混凝土的溫控問題日益顯著，因此，為了確保工程項(xiàng)目的質(zhì)量與數(shù)量，施工單位需及時(shí)研究大體積混凝土施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)的溫控問題、裂縫問題，尋求最為適宜的解決方案，以免出現(xiàn)影響建筑物綜合質(zhì)量與施工單位經(jīng)濟(jì)效益的不良因素。

[1] 楊江朋.高寒地區(qū)橋梁大體積混凝土施工溫控技術(shù)的研究與實(shí)踐[J].廣東建材，2015(3)：61-63.

[2] 梁建鋒，徐生根.某跨錢塘江特大橋索塔承臺(tái)大體積混凝土施工溫控技術(shù)[J].交通科技，2011(S2)：83-86.

[3] 陳衛(wèi)國，屠柳青，劉可心,等.舟山西堠門大橋南錨碇大體積混凝土溫控技術(shù)[J].公路，2006(6)：112-116.

[4] 沈盧明，王忠海.西藏通麥特大橋錨碇無降溫管大體積混凝土溫控技術(shù)應(yīng)用[J].公路交通技術(shù)，2015(3)：69-73.

[5] 梁建鋒，徐生根.某跨錢塘江特大橋索塔承臺(tái)大體積混凝土施工溫控技術(shù)[A].全國城市公路學(xué)會(huì)第二十次學(xué)術(shù)年會(huì)[C].2011.

[6] 陳興獻(xiàn)，潘 星.馬鞍山長江大橋承臺(tái)大體積混凝土溫控技術(shù)[J].工程與建設(shè)，2011，25(5)：680-683.

Research on the temperature control technology of mass concrete

Ma Lijun

(YangquanYuanchengConstructionEngineeringLimitedCompany,Yangquan045000,China)

This paper analyzed the cracks causes of mass concrete, from the raw materials selection, temperature rise control, aggregate selection and other aspects, elaborated the temperature control measures for cracks prevention of mass concrete, so as to ensure the construction quality of mass concrete.

mass concrete, temperature control technology, crack

1009-6825(2017)22-0104-02

2017-05-24

馬立軍(1978- )，男，工程師

TU755

A