如何避免大體積混凝土溫控裂縫措施

郭坤++劉洋

摘 要：在大體積混凝土中，為了把溫度裂縫的產(chǎn)生或把裂縫控制在某個范圍內(nèi)，必須采取一定的措施進行溫度控制，內(nèi)容主要有：（1）減小在混凝土內(nèi)出現(xiàn)的最高溫升，主要是降低混凝土最高溫度與將來預定溫度之間的差異。本文主要針對溫度裂縫問題以及溫控防裂問題進行闡述。

關鍵詞：大體積混凝土；溫控；避免裂縫措施

在大體積混凝土中，為了把溫度裂縫的產(chǎn)生或把裂縫控制在某個范圍內(nèi)，必須采取一定的措施進行溫度控制，內(nèi)容主要有：（1）減小在混凝土內(nèi)出現(xiàn)的最高溫升，主要是降低混凝土最高溫度與將來預定溫度之間的差異。（2）確保各處的溫度均勻分布，避免出現(xiàn)混凝土難以承受的溫度梯度。（3）保證壩體能夠達到建筑的基本標準，根據(jù)相關的規(guī)定來使其達到它的預定溫度值，這對于灌漿處理很有幫助，還能夠避免再出現(xiàn)的較大溫度應力二帶來的影響。

一、大體積混凝土溫度變形產(chǎn)生的原因

大體積混凝土內(nèi)部的溫度應力是由水化熱、澆灌溫度和外界氣溫變化等各種溫度差引起的，是它們的疊加應力。溫度應力引起強迫變形，約束力愈大，應力也愈大。由于混凝土是一種脆性材料，抗拉強度只是抗壓強度的1/10左右，當混凝土內(nèi)溫度應力超過混凝土強度時，混凝土就會出現(xiàn)溫度變形而產(chǎn)生裂縫。混凝土的溫度變形經(jīng)常發(fā)生在以下部位：受彎斷面和空洞四周應力集中的地方；混凝土強度最低的部位；溫度急劇變化的表面和應力最大的核心部位。

二、限制溫度應力、避免裂縫的技術措施

當大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)形成較大的裂縫時應該采取相應的修補以恢復措施來進行調(diào)整將存在很大的難度。這就需要對大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫做好必要的防止措施。

1.合理使用混凝土原材料、改善混凝土配合比

為了增強混凝土的抗裂能力需要合理使用混凝土原材料，改善混凝土的配合比，這就需要保證混凝土的絕熱溫升小、抗拉強度大、極限拉伸變形能力大、熱強比小、線性膨脹系數(shù)小、自生體積變形最好是微膨脹，收縮低等。

（1）水泥。對于混凝土內(nèi)部而言應該將其抗裂性能、兼顧低熱和高強等方面的要求具體考慮到位，通常使用低熱礦渣水泥、中熱硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥摻入適量的粉煤灰。外部混凝土不僅需要具備求抗裂性能，還應該具備抗凍融性、耐磨性、抗蝕性、強度高、縮較小等方面的要求，通常情況下使用較高標號的中熱硅酸鹽水泥。（2）骨料。粗骨料：盡量選擇粒徑大的骨料，這是由于粒徑的大小與級配是密切相關的?？紫督档秃笏嗌碀{、水泥的使用量也會得到降低，水化熱也不斷減小，這樣能夠?qū)α芽p的形成起到很好的預防效果。細骨料：通常選擇級配良好的中沙和中粗沙，中粗沙為最佳材料，選擇這種形式材料的理由與粗骨料一致。在配制混凝土過程中，需要對沙子的含泥量進行調(diào)整，防止出現(xiàn)較大的收縮變化，以至于出現(xiàn)更為嚴重的裂縫。（3）摻用混合材料。為了減小混凝土的絕熱溫升、增強混凝土抗裂能力通常使用摻用混合材料，這種混合材料主要有礦渣、粉煤灰、燒粘土等，而粉煤灰運用最多。（4）摻用外加劑。減水劑在當前建筑施工中是極為普遍的外加劑，其作用在于減水和增塑，能夠確?；炷撂涠燃皬姸染S持原樣，并降低用水量，減少水泥使用量及絕熱溫升。引氣劑能夠使得混凝土中出現(xiàn)大量微小氣泡，來提升混凝土的抗凍融性能。 （4）調(diào)整混凝土配合比。確?；炷翉姸燃傲鲃佣饶苓_到要求時，應降低水泥及混凝土絕熱溫升。

2.采用科學的結(jié)構(gòu)形式和分縫分塊

結(jié)構(gòu)形式對溫度應力和裂縫的影響是設計階段需要積極重視的問題，尤其是對于寒冷地區(qū)，應盡可能避免使用對溫度變化很敏感的薄壁結(jié)構(gòu)。對實體重力壩與寬縫重力壩相互比較時需要關注寬縫重力壩暴露面積大，與實體重力壩相比出現(xiàn)裂縫的概率更高，這就需要在寒冷地區(qū)盡可能不使用寬縫重力壩。

澆筑塊尺寸對溫度應力的影響較大，一般情況澆筑塊變大會造成溫度應力的變大，這就更加會形成裂縫。因而合理的分縫分塊能夠有效避免裂縫的出現(xiàn)。當澆筑塊尺寸控制在15mX15m左右時，溫度應力則變得很小，基礎約束高度大約在3～4m左右。氣候溫和地區(qū)很少出現(xiàn)裂縫，而寒冷地區(qū)因為溫差較大，而造成該尺寸的澆筑塊經(jīng)常形成大量裂縫，這就要做好相應的保溫措施。

3.合理調(diào)整混凝土溫度

（1）減小混凝土澆筑溫度，利用加冰拌和、冷卻拌和水、預冷骨料等方式來減小混凝土出機口時的溫度，這樣能夠增強混凝土澆筑強度，通過倉面保溫等方式來降低澆筑過程中的溫度回升。（2）水管冷卻。將水管設置在混凝土內(nèi)，輸送低溫水來減小混凝土溫度。（3）表面保溫。將保溫材料覆蓋在混凝土表面，這樣可以降低內(nèi)外溫差及混凝土表面的溫度梯度。

4.加強施工管理工作

（1）改善混凝土施工質(zhì)量。為避免裂縫的形成，不僅要對混凝土溫度進行控制，還要做好施工管理工作，改善混凝土的施工質(zhì)量。對混凝土澆筑塊而言其混凝土的強度都是不均勻的，裂縫都是由強度最低的薄弱處進行。若混凝土質(zhì)量管理工作不到位或者混凝土強度離差系數(shù)G大時，會增加裂縫的形成。為避免裂縫的形成必須喲做好施工管理。（2）薄層、短間歇顯著上升。安排混凝土澆筑進度時盡可能做到薄層、短間歇（5～1Od）的合理上升，防止突發(fā)澆筑一塊混凝土，再長期停歇；防止相鄰壩塊出現(xiàn)較大的高差或側(cè)面的暴露時間過長；需防止“薄塊、長間歇”，主要是在基巖或老混凝土上澆筑一薄塊增加了停歇時間，這些都會導致裂縫的形成。（3）日常維護。在混凝土完成了澆筑后對混凝土表面進行灑水，可以讓混凝土表面處于濕潤狀態(tài)，增加混凝土內(nèi)部的強度。通常情況下澆筑結(jié)束后對12～18小時就需要實施保護，且持續(xù)維護時間需達到20天以上。

三、永久保溫對混凝土壩防裂的作用

溫度變化對大體積混凝土結(jié)構(gòu)除了能造成裂縫，還影響著結(jié)構(gòu)的應力狀態(tài)，有時溫度應力在數(shù)值上能夠高出其他外荷載帶來的應力。這就需要對壩體進行嚴格的溫度控制來避免壩體形成裂縫。大壩施工期間需對混凝土最高溫度、調(diào)整接縫灌漿溫度進行有效控制，以降低其表面的拉應力，而避免運行期混凝土壩形成裂縫的關鍵措施在于保溫板實現(xiàn)了壩面的永久保溫。混凝土建筑物表面在運行期和外界空氣及水接觸進行接觸，水溫和氣溫的周期性變化常導致混凝土表面溫度受到很大的影響。永久保溫能緩解外界溫度給混凝土表面造成的影響，維持混凝土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。對壩體進行永久保溫的作用在于減小外界溫度變化對壩體溫度的影響；顯著降低壩體表面的拉應力，避免表面形成裂縫，確保大壩的安全運行。

四、結(jié)語

總之，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)一旦出現(xiàn)裂縫，要通過修補以恢復結(jié)構(gòu)的整體性實際上是很困難的。因此，對于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，應以預防為主。本文主要針對溫度裂縫問題以及溫控防裂問題進行闡述。論述了永久保溫對混凝土壩防裂的影響。永久保溫可有效降低外界溫度變化對壩體溫度的影響；大大減小壩體表面拉應力，有效控制了表面裂縫的出現(xiàn)，對大壩的安全運行提供保證。

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