大體積混凝土溫控防裂技術(shù)的研究與應(yīng)用

秦龍兵

河南省工建集團(tuán)有限責(zé)任公司 河南鄭州 450016

根據(jù)以往研究可知：“大體積混凝土在養(yǎng)護(hù)階段水化放熱作用下，混凝土中產(chǎn)生的不均勻溫度場因素，是引起這些結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要原因”。大體積混凝土在養(yǎng)護(hù)階段水化放熱作用下，混凝土中產(chǎn)生的不均勻溫度場，是在施工階段控制混凝土裂縫的主要措施。要控制混凝土裂縫，主要從混凝土配合比及依據(jù)大體積混凝土內(nèi)部溫度場分布，制定相應(yīng)的混凝土養(yǎng)護(hù)措施，從而控制混凝土裂縫現(xiàn)狀[1]。

1 裂紋類型

針對裂縫產(chǎn)生的原因，主要包括荷載作用、變形作用、耦合作用下產(chǎn)生的裂縫，其占比分別為10%、80%、10%。首先，結(jié)合有害程度進(jìn)行分析，主要體現(xiàn)在有害裂縫和無害裂縫。其中，對于前者來說，是建筑物使用功能和耐久性的重要影響因素。通常來說，裂縫寬度如果超過20%，屬于輕度有害裂縫，如果在規(guī)定的50%以上，屬于中度；如果高達(dá)規(guī)定的100%，屬于重度。結(jié)合出現(xiàn)的時間進(jìn)行分析，主要包括早期裂縫、中期裂縫以及晚期裂縫，其分別代表3-28天、28-180天、180-720天。其次，結(jié)合深度進(jìn)行分析，其類型主要包括表面裂縫、淺層裂縫以及貫穿裂縫。其中，貫穿裂縫的出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)斷面被切斷，對于結(jié)構(gòu)的整體性產(chǎn)生了很大的破壞力，而且也關(guān)系到耐久性和防水性，不利于使用效果的提升，其危害性不容忽視。深層裂縫部分，使結(jié)構(gòu)斷面得到了切斷，其危害性也比較嚴(yán)重；在混凝土收縮過程中，表面裂縫處斷面削弱，而且應(yīng)力集中程度較高，所以會不斷拓展其裂縫現(xiàn)象。

2 溫度裂縫的的成因分析

第一，水泥水熱化。對于大體積混凝土來說，其施工面積較大，其導(dǎo)熱性嚴(yán)重缺失，受到混凝土澆筑的影響，在硬化期間，水泥所釋放的水化熱越來越多，其溫度最高可至30℃。在內(nèi)部溫度不斷散失的影響下，極容易上漲內(nèi)部溫度，相比于外部溫度，其溫度差愈發(fā)顯著，極容易導(dǎo)致拉應(yīng)力的出現(xiàn)，從而引發(fā)混凝土裂縫問題。第二，施工環(huán)境溫度影響。對于冬天，由于混凝土環(huán)境溫度比較低，在混凝土澆筑施工過程中，內(nèi)外溫差極為強(qiáng)烈。特別對于大體積混凝土，其內(nèi)部溫度和澆筑溫度的差異性尤為強(qiáng)烈，從而極容易引發(fā)混凝土表面裂縫。第三，混凝土收縮變形產(chǎn)生的影響。簡言之，對于混凝土的收縮變形來說，主要是指混凝土中水泥多余水分在揮發(fā)的影響下，極容易造成體積收縮的出現(xiàn)。比如如果氣候環(huán)境比較干燥，由于水分蒸發(fā)速度迅猛，會明顯加劇混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的收縮程度，從而使不規(guī)則的裂縫由此產(chǎn)生。第四，混凝土養(yǎng)護(hù)工作力度不足。對混凝土裂縫的原因進(jìn)行分析，與混凝土養(yǎng)護(hù)工作實(shí)施力度不足有著密切的聯(lián)系。在混凝土施工結(jié)束后，如果沒有及時覆蓋薄膜保濕處理混凝土，在外界溫度的影響下，如寒冷、大風(fēng)等天氣，會大大加劇混凝土水分的流失速度，從而引發(fā)大量裂縫問題[2]。

3 大體積混凝土溫度裂縫控制措施

3.1 設(shè)計方面

在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需綜合考慮混凝土的品種、配筋及接觸面等方面的因素。第一，通過增加鋼筋，能有效地提高混凝土的極限拉伸性能，進(jìn)而避免裂縫的出現(xiàn)。第二，選擇中高強(qiáng)度的混凝土（C20-C35），即混凝土的抗拉強(qiáng)度較高，從而增強(qiáng)筏板基礎(chǔ)抵抗溫度拉應(yīng)力的能力。第三，由于基礎(chǔ)位于地基巖層面層上，巖層對筏板基礎(chǔ)的約束較強(qiáng)，導(dǎo)致大體積混凝土在溫度作用下膨脹收縮時，會由于巖層的約束受到極大的外力作用，從而造成混凝土底部開裂，甚至裂縫逐漸向上延伸，進(jìn)而形成貫穿性裂縫。為了減弱巖層對筏板基礎(chǔ)的約束，在巖層和筏板基礎(chǔ)之間設(shè)置了滑動層或緩沖層。如鋪設(shè)防水卷材。第四，合理設(shè)置后澆帶，可充分利用混凝土終凝前的流動性，釋放掉混凝土部分的溫度應(yīng)力。具體來說，按照“分塊規(guī)劃、隔塊施工、分層澆筑、整體成型”的原則。

3.2 加強(qiáng)混凝土保濕保溫工作

通過加強(qiáng)混凝土的保濕保溫，基于內(nèi)外溫度的差異，可以對表面裂縫的產(chǎn)生予以有效控制。而且在混凝土溫度較低的情況下，還可以防止溫度裂縫的出現(xiàn)。具體做法為以下幾點(diǎn)。首先，在冬季時，要想促進(jìn)大體積混凝土施工的順利進(jìn)行，在澆筑后，應(yīng)注重表面覆蓋保溫工作的開展，將混凝土內(nèi)外溫度的差異降至最低。同時，應(yīng)實(shí)時性監(jiān)督和控制混凝土內(nèi)部溫度，對其內(nèi)部溫度的變化進(jìn)行分析，為調(diào)整保溫措施提供有力依據(jù)。在內(nèi)部溫度較高的情況下，應(yīng)合理化提高其養(yǎng)護(hù)溫度，防止混凝土的內(nèi)外溫度差異超過25℃。但是需要明確的是，在控制養(yǎng)護(hù)溫度的變化速度過程中，1小時最低為0.9℃，最高為1.5℃。其次，積極開展混凝土養(yǎng)護(hù)工作，加強(qiáng)拆模時間的合理設(shè)置，以此來對混凝土的降溫時間和降溫速度予以控制，從而將混凝土的應(yīng)力松弛效應(yīng)充分發(fā)揮出來[3]。

3.3 溫度監(jiān)測控制

通過溫度監(jiān)測，掌握天氣變化規(guī)律、原材料溫度情況、混凝土出機(jī)口溫度、混凝土澆筑溫度、澆筑塊內(nèi)部溫度變化等，并分析隨時調(diào)整溫度控制措施。①施工現(xiàn)場值班室設(shè)置水銀溫度計進(jìn)行日常氣溫觀測，并隨時做好記錄。②項(xiàng)目部質(zhì)檢部、試驗(yàn)室在混凝土澆筑前采用溫度計及時對混凝土原材料及混凝土出機(jī)口溫度進(jìn)行溫度監(jiān)測，并做好記錄，依此調(diào)整溫控措施。③混凝土澆筑每4h檢測一次出機(jī)口溫度，入模溫度測量，每臺班不應(yīng)少于2次。④對于敷設(shè)冷卻水管的底板，測試澆筑體里表溫差、降溫速率及環(huán)境溫度，每晝夜不應(yīng)少于4次。⑤大體積混凝土澆筑體內(nèi)溫度檢測點(diǎn)布置采用埋設(shè)測溫線，通過電子測溫儀進(jìn)行測量，具體布置方式如下：如，每100m2倉面面積不少于1個測點(diǎn)，沿混凝土澆筑體厚度方向按表層、底層和中心溫度測點(diǎn)進(jìn)行布置，共3個點(diǎn)。其次，混凝土澆筑體表層溫度測點(diǎn)宜埋設(shè)在冷卻水管與混凝土上表面1/2處；再次，混凝土澆筑體底層溫度宜在混凝土澆筑體底面以上與冷卻水管距離1/2處；最后，混凝土澆筑體中心溫度測點(diǎn)宜在混凝土澆筑體中心冷卻水管左側(cè)10cm處[4]。

3.4 混凝土養(yǎng)護(hù)施工

混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)考慮大體積混凝土內(nèi)外溫差及混凝土表面的濕度兩個方面，前期在大體積混凝土水化熱達(dá)到峰值前應(yīng)主要考慮混凝土表面濕度損失過快在初凝階段產(chǎn)生的混凝土表面裂縫，后期應(yīng)主要考慮內(nèi)外溫差造成內(nèi)部溫度裂縫。在實(shí)際施工過程中為防止混凝土在初凝過程中混凝土表面失水過快導(dǎo)致混凝土表面開裂，在大體積混凝土澆筑過程中采取邊收面邊覆薄膜的方式進(jìn)行保護(hù)，有效地將混凝土表面的濕度控制在較高的水平，防止混凝土表面水分蒸發(fā)導(dǎo)致開裂，薄膜要上下錯開，搭接壓緊，搭接寬度不小于100mm。澆筑完成混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2MPa后在底板、頂板混凝土薄膜上鋪設(shè)雙層棉氈保溫。棉氈要上下錯開，搭接壓緊，形成良好保護(hù)層，搭接長度不小于100mm，在鋪設(shè)棉氈時避免破壞下部的薄膜導(dǎo)致局部位置混凝土表面失水過快。在混凝土內(nèi)部溫度接近峰值時應(yīng)根據(jù)實(shí)時的混凝土測溫結(jié)果隨時調(diào)整養(yǎng)護(hù)方式，如局部地方內(nèi)外溫差超過23℃、混凝土表面溫度下降較快應(yīng)立即在相應(yīng)位置增加棉氈的層數(shù)，保證混凝土各項(xiàng)溫度指標(biāo)在預(yù)警值以下，當(dāng)?shù)装濉㈨敯寤炷恋谋砻鏈囟冉咏髿鉁囟葧r，撤除薄膜保護(hù)層及棉氈保溫層，改為灑水養(yǎng)護(hù)。

4 結(jié)語

總而言之，在經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展的強(qiáng)大推動下，有效擴(kuò)大了建筑工程建設(shè)規(guī)模，在建筑工程施工過程中，混凝土施工技術(shù)具有較高的應(yīng)用價值，對此諸多建筑施工人員的重視程度也十分顯著。在施工過程中，面對溫度裂縫問題的出現(xiàn)，施工人員應(yīng)提高對該技術(shù)施工過程控制的重視度，對其施工原材料的成分進(jìn)行不斷改良，將水化熱作用降至最低。同時，還要積極開展混凝土養(yǎng)護(hù)工作，發(fā)揮出對混凝土裂縫的抑制性作用，給予混凝土施工水平的提升[5]。