淺談大體積混凝土溫度應(yīng)力場與溫控措施

孫杰

摘 要：現(xiàn)如今大體積混凝土已被廣泛應(yīng)用于土木工程中的各個領(lǐng)域，但混凝土特別是大體積混凝土在施工澆筑過程中，混凝土因遇水會產(chǎn)生大量的水化熱，這樣就會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部聚集大量熱量溫度升高，產(chǎn)生壓應(yīng)力。大量的應(yīng)力會引起混凝土的張拉開裂。這樣嚴重影響建筑物的成型，甚至會有安全風險，影響其正常的使用。所以在大體積混凝土施工過程中、要選用合適的原料和添加劑，把控混凝土的溫度，控制混凝土的升溫和降溫速率。采用合理的工藝手段和養(yǎng)護措施，及時的進行監(jiān)控，避免出現(xiàn)裂縫降低施工損失提升工程質(zhì)量顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：混凝土；溫度；應(yīng)力場

1 前言

混凝土是由水泥、沙、石材料通過加水攪拌后形成的復(fù)合材料。因其澆筑之后的堅固耐用的特性使其現(xiàn)代化建設(shè)中，混凝土有重要的不可替代的地位。然而混凝土在澆筑過程中產(chǎn)生的裂縫極為普遍，屢見不鮮。其關(guān)鍵性原因是在澆筑過程中對混凝土溫度把握不夠，對應(yīng)力的變化注意不夠。在大體積的混凝土中，溫度應(yīng)力和溫度控制具有重要的意義。

2 大體積混凝土

大體積混凝土在現(xiàn)代建設(shè)中，獲得應(yīng)用十分普遍。在土木工程中的應(yīng)用分為兩大類。（1）是在建筑工程上的應(yīng)用。（2）是在水利工程上的應(yīng)用?，F(xiàn)代都市高層林立，在美觀的同時高層建筑有節(jié)省空間優(yōu)化利用率的特點。而高層建筑的越高越多也代表著城市發(fā)展的水平。另外一種是水利工程上的應(yīng)用，我國地域遼闊為了方便水利和交通，臨海建橋，遇水搭壩也成了方便民生和社會發(fā)展的不可或缺的重要因素。單從水利工程方面，我國每年澆筑的大體積混凝土就達到了1000萬立方米這一恐怖的數(shù)字。由此可見大體積混凝土在現(xiàn)代土木中所占有的地位。但是，大體積混凝土，在工程應(yīng)用中，也碰到了很多的難題。在澆筑施工中，因其特殊的材料水泥會產(chǎn)生大量的水化熱。而這些熱量在混凝土內(nèi)部積聚，溫度過高，就會產(chǎn)生壓應(yīng)力?？赡苓€會由地形因素天氣原因的影響，由于空氣流通，溫度降低、和散發(fā)熱量等原因，很容易引起混凝土的張拉開裂現(xiàn)象。而張拉開裂現(xiàn)象首先影響的是美觀問題。其次，張拉開裂可能會使得建筑承重不均勻，從而拖延工期。所以，大體積混凝土如何把控溫度應(yīng)力和溫控顯得尤為重要。

3 溫度應(yīng)力

（1）混凝土在澆筑后，晾干硬化的過程中，水泥會產(chǎn)生大量的水化熱。而且因其體積較大。水化熱大量聚集在混凝土內(nèi)部且不易散發(fā)，會導(dǎo)致其內(nèi)部溫度不斷上升積聚。而其表面因其通風方便，散熱比內(nèi)部快。這樣內(nèi)外就會產(chǎn)生較大溫差。由于內(nèi)部和外部的溫差熱脹冷縮的程度不同步，使得混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。

（2）在降溫的過程中，由于各種原因干固不均勻，首先干固的混凝土會一定程度地約束還沒干固混凝土，又會產(chǎn)生拉應(yīng)力。

（3）氣溫條件的影響。氣溫的降低也會在混凝土表面產(chǎn)生極大的拉應(yīng)力這些拉應(yīng)力統(tǒng)稱為溫度應(yīng)力。

4 裂縫的產(chǎn)生及危害

混凝土在干固硬化期間產(chǎn)生大量的水化熱，內(nèi)部溫度的不斷上升在表面形成拉應(yīng)力以及在降溫的過程中干固不均勻產(chǎn)生的拉應(yīng)力。當這些拉應(yīng)力超過混凝土的抗裂能力時。就會產(chǎn)生裂紋，甚至是裂縫。

混凝土結(jié)構(gòu)因溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫非常普遍。在工程裂縫中，溫度應(yīng)力所產(chǎn)生的裂縫大概占所有裂縫的80%。

裂縫的產(chǎn)生會對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很多的不良影響：

（1）降低整體結(jié)構(gòu)的承載能力。混凝土的溫度應(yīng)力和結(jié)構(gòu)的應(yīng)力疊加會使得整個結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的變化。從而對以后的使用產(chǎn)生極重的影響。如果裂縫一旦形成可能會破壞結(jié)構(gòu)的整體性。改變設(shè)計的受力分布，從而從局部發(fā)生破壞甚至危及到整體結(jié)構(gòu)。

（2）降低了結(jié)構(gòu)的剛性。裂縫的產(chǎn)生尤其是比較大的裂縫，會使得基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的剛性降低，影響建筑的正常使用。

（3）影響結(jié)構(gòu)的使用功能。大體積的混凝土多為連貫性作業(yè)。開裂后的首要問題就是滲漏。地下結(jié)構(gòu)的滲漏修補非常困難，而且花費巨大，工期會隨之拖長。

5 大面積混凝土溫度控制措施

（1）采用低熱和中熱的水泥。水泥的品質(zhì)的選擇和水泥標號高低的選擇對水泥裂縫的形成也會有很大的影響。在選取中如在實際選擇中，低熱水泥加入其他的礦物成分如粉煤灰或者礦渣降溫效果可能會更好。而且水泥的強度要盡量與水泥強度等級相一致保持其優(yōu)質(zhì)性。因為當水泥標號較低時，可以導(dǎo)致混泥土強大及剛性不足，甚至產(chǎn)生裂痕。

（2） 摻入適量的添加劑或者其他材料。適當?shù)奶砑觿沟没炷辆邆浜芏嗟奶匦?，如外形添加劑的加入，有助于混凝土的流動，適量添加劑的混凝土添入，可提高混凝凝結(jié)時間，加入一定劑量的引氣劑可提高混凝土的抗?jié)B性能和抗凍性，而加入一定量的粉煤灰能延長散熱的時間，對改變混凝土性能有很大的影響，如加入膨脹劑可有效的防止開裂。

（3）澆筑時采取的措施澆筑常用方法大致有以下幾種：①全面分層 在第一層混泥土全面的澆筑完成以后，再繼續(xù)澆筑第二層，這時第一層的混泥土還沒有凝結(jié)，然后在第三層還沒凝結(jié)時澆筑第三層，直至完全完工為止。這種方法一般適用平面尺寸不太大的場地。工作時盡量從短邊開始，然后推進時從長邊推進比較好。當然場地如果太大也可以分成兩段。從中間向兩邊推進?；蛘邚膬啥讼蛑虚g同時推進。②分段分層混凝土澆筑時，應(yīng)當從底部開始，然后澆筑一段距離之后再澆筑第二層。如此往復(fù)。由于總數(shù)層次比較多。所以從澆筑底到頂層后。第一層的混凝土還沒開始凝固。這時有可以開始第二段的分層級澆筑。這種方法使用于厚度不大，長度較長的工程。

6 采取保溫與降熱措施

（1）水管冷卻。水管冷卻是先在底部埋水管，在大體積混凝土完工后接通冷水，使冷水帶走內(nèi)部的熱量。當然這種方法會比較費時，因為工序偏多，但是這種方法雖然程序偏多。但是因為其有很好的穩(wěn)定性所以對進度還是很有利的。但要注意水量和溫度的變化。從而有效的控制溫度。在人工降溫中，這種方法還是很皮鞭的

（2）保溫?；炷岭m然裂縫普遍是經(jīng)常存在的問題。雖然小的裂縫對總體并沒有很大的危害。但是，對于耐久性還是危害很大的。因為表層的裂紋會向深處延伸，危害主體。必須采用相應(yīng)的保溫措施，使得內(nèi)部外部溫度相統(tǒng)一。從而達到對溫度應(yīng)力的控制

7 溫度監(jiān)測

溫度檢測是大體積混凝土必不可少的一項檢測。實行溫度檢測從得出結(jié)論從而盡早得出結(jié)論。及早預(yù)測并進行溫度對比。并根據(jù)實際情況調(diào)整溫差，從而預(yù)防裂縫的產(chǎn)生。

8 結(jié)束語

綜上所述，大面積混凝土的預(yù)防和控制非常復(fù)雜。因為混泥土溫度控制的成敗大體上決定這混泥土工程的優(yōu)劣。除了冷卻措施其他措施都相對比較被動。效率也并沒有那么高。如果混凝土質(zhì)量監(jiān)控不嚴格，后期出現(xiàn)裂縫的幾率就會恨到，加強管理，提高措施。首先應(yīng)從混泥土原料上來進行控制，科學地進行布控和配比材料。施工的過程中，按照規(guī)范進行施工工作，特別要做好混泥土的養(yǎng)護工作。涉及很多因素。因此，在以后的混泥土施工過程中做好及早控制，因地制宜。認真的做好布控和預(yù)防的工作。就能更好的控制混泥土裂縫可能出現(xiàn)的問題。當然，大體積混凝土可能出現(xiàn)的狀況很多，本文在混泥土研究使可能沒有做到全面的敘述。所以本文只是作為一個淺顯的分析。希望在以后的技術(shù)革新上。跟緊時代的步伐。

參考文獻：

[1] 童育林.大體積混凝土裂縫控制研究[D].重慶大學. 2004.

[2] 汪國權(quán).大體積混凝土裂縫及溫度應(yīng)力研究[D].合肥工業(yè)大學，2006.

[3] 袁廣林，黃方意，沈華，高鵬飛.大體積混凝土施工期的水化熱溫度場及溫度應(yīng)力研究[J].混凝土，2005（2）：86～88.