水利工程大体积混凝土温度控制施工措施

来源:用户上传      作者: 韦志航

　　摘 要：水利工程人体积混凝土的温度裂缝控制是一个普遘存在而又难于解决的工程实际问题。笔者就混凝土工程施工中常见的一些温度控制及裂缝问题做了探讨分析，并针对具体情况提出一些预防控制措施。
　　关键词：混凝土；温度裂缝；控制措施
　　中图分类号：TV544.91　文献标识码：A　文章编号：1000-8136(2010)15-0080-02
　　
　　混凝土结构物中实体最小尺寸不小于1m的部位所用的混凝土即为大体积混凝土，而水下混凝土具有严格的抗冻、抗渗、防裂要求。所以对水工大体积混凝土的施工应采取不同于其他大体积混凝土的施工措施。本文将结合工作经验讨论水工大体积混凝土温度控制的施工措施。
　　
　　1　大体积混凝土温度控制的目的
　　
　　对于大体积混凝土进行温度控制的目的就是减少混凝土的裂缝，包括表面裂缝和贯穿裂缝。在混凝土浇注后，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大。又是热的不良导体，聚集在混凝土内部的水化热量不易散发，使混凝土内部温度显著上升。混凝土表面则相对容易散发热量，这样就形成混凝土内外温差。混凝土内部热膨胀产生压应力，混凝土表面受外界影响大，容易散失水分，产生拉应力。新浇注混凝土前期抗拉强度很低，当表面拉应力超过混凝土极限抗拉强度时就会在混凝土表面产生裂缝。表面裂缝在承受外界气温骤变或外界荷载时又会向贯穿裂缝发展，最终会影响水工混凝土的防渗抗冻和整体性。
　　
　　2 大体积混凝土温度控制的措施
　　
　　由混凝土裂缝产生的原因可知，混凝土温度控制的主动措施是减小混疑土内外温差，被动措施是阻止混凝土裂缝的进一步发展。防止混凝土裂缝，必须从结构设计，原材料选择，配合比设计、施工安排、施丁质量、混凝土温度控制、养护和表面保护等方面采取综合措施。
　　
　　2.1　结构设计
　　大体积混凝土裂缝中表面裂缝占60％～70％，所以减少混凝土表面裂缝成为问题的重点。可以在大体积混凝土表面配置适当钢筋来减少裂缝的产生和将表面裂缝分散化小。
　　
　　2.2　材料选择
　　尽量选择低水化热水泥，掺加粉煤灰和减水剂。粉煤灰的掺加可以提高混凝土的和易性，同时可代替部分水泥减少水化热。但是掺人粉煤灰的混凝土早期抗拉强度较不掺粉煤灰的混凝土抗拉强度低，故粉煤灰的掺量不宜太高。外加剂如减水剂等可以有效减少混凝土中水的用量，从而降低水泥用量减少水化热。集料在混凝土中体积超过50％，在混凝土成型阶段是一种导热介质，因此选择导热性能高、热膨胀系数小的集料也是降低混凝土内外温差值的有效办法。
　　
　　2.3　配合比的优化
　　混凝土的强度由内部胶孔比决定。虽然胶孔比很难测定，但充分密实的混凝土在任何水化程度下其胶孔比都可以用水灰比来确定。根据有关工程实测，水灰比与混凝土强度成反比。配合比要在满足工程强度和工作性能要求的前提下，适当考虑增加粗集料的用量。当集料用量增加后表面积随之增大，吸水量也相应提高，未水化的水泥就可以充当填料，降低混凝土结构内的总孔隙体积，使混凝土强度得以提高。另外，粗集料占有的体积提高后可以减少水泥用量，从而降低水化热。
　　
　　2.4　施工管理措施
　　水工大体积混凝土施丁主要的任务就是减小混凝土内外部温差。可以通过降低混凝土内部温升和控制表面温度来实现。
　　2.4.1　降低混凝土各配料的温度
　　集料堆放高度不宜低于6m，对集料搭设凉棚、进行喷雾、风冷、浸水、喷洒冷水等降温措施能降低骨料温度。利用地下冷水或在拌和水中加冰也是一个很好的降低混凝土拌和温度的途径。
　　2.4.2　混凝土拌和温度控制
　　在混凝土拌和过程中，也要采取措施减小混凝土各组分温度上升幅度。
　　2.4.3　混凝土运输浇筑
　　尽量缩短混凝土运输及等待卸料时间。炎热天气为防止长途运输过程中混凝土温度回升，可在运输设备外裹防晒布。浇筑仓面时可采用喷雾等措施降温。混凝土浇筑宜安排在早晚夜间及阴天进行。当浇筑尺寸较大时，可采用台阶式分层浇筑法。混凝土平仓振捣后采用隔热材料及时覆盖。
　　2.4.4 混凝土分层浇筑间隔
　　一般混凝土内部温度在浇筑后8h～9h后开始上升，2d～3d温度达到最高，第4d开始缓慢下降，6d～20d内部温度变化不大。因为混凝土暴露在外界情况下7 d～20 d后会出现表面裂缝，故分层浇筑混凝土浇筑间隔宜为5 d～6d。这样上层新浇筑混凝土就能充当下层混凝土的保温层，减少混凝土裂缝的产生。
　　2.4.5 混凝土内部温度降低
　　为更好地排出混凝土内部热量，可在混凝土浇筑层中间位置埋设冷却管道，利用循环水来带出混凝土内热量。冷却水管安装间距根据热工计算和工程实际情况选择。循环水与混凝土内温度差不宜大于25℃，水流速度不宜超过0.6 m／s，每24 h变换水流方向一次，相邻2 d冷却水温差不宜大于1℃。
　　2.4.6　混凝土表面保护措施
　　根据混凝土内部温度和外界气温条件确定模板拆除时间，避免在气温骤变时拆模，必要时可在模板拆除后用隔热材料对表面进行覆盖。养护控制可以延缓收缩和散热时间，使混凝土在缓慢散热的过程中获得必要的强度来抑制温度应力，同时也可以防止混凝土内外温差过大并超过允许界限(一般为20℃～25℃)。
　　
　　3 混凝土内部温度观测
　　
　　温度观测可作为确定混凝土浇注间隔、冷却措施、养护措施、拆模时间、裂缝发展的依据，对于合理控制混凝土裂缝具有重要的意义。
　　
　　3.1 安放金属温度探测杆
　　在每层混凝土浇注层中间位置安放金属温度探测杆，对混凝土内部温度进行不断监测。
　　
　　3.2　数据采集
　　在混凝土温度上升过程中每2 h测一次。温度最高阶段每4 b测一次，温度下降过程中每8 h测一次。总监测时间不少于20d。
　　
　　3.3　数据用途
　　对采集数据进行及时分析，然后制定合理的通水冷却时间、水流速度、水流方向等，也可以制定合理的养护方案，制定上层混凝土浇注时间。
　　
　　4　温度的控制措施
　　
　　大体积混凝土紧靠基础产生贯穿裂缝，无论对坝的整体受力还是防渗效果的影响比之浅层表面裂缝的危害都大得多。表面裂缝虽然可能成为深层裂缝的诱发因素，对坝的抗风化能力和耐久性有一定影响，但毕竟其深度浅、长度短，一般不至于形成危害坝体安全的决定因素。
　　大体积混凝土温度控制的首要任务是通过控制混凝土的拌和温度来控制混凝土的人仓温度；再通过一期冷却来降低混凝土内部的水化热温升，从而降低混凝土内部的最高温升，使温差控制在允许范围之内。
　　其次，大体积混凝土温控的另一任务是通过二期冷却。使坝体温度从最高温度降到接近稳定温度，以便在达到灌浆温度后及时进行纵缝灌浆。众所周知，为了施工方便和温控散热要求坝体所设的纵缝，在坝体完建时应通过接缝灌浆使之结合成为整体，方能蓄水安全运行。若坝体内部的温度未达到稳定温度就进行灌浆，灌浆后坝体温度进一步下降，又会将胶结的缝重新拉开。因此，将坝体温度迅速降低到接近稳定温度的灌浆温度，是坝体进行接缝灌浆的重要前提。
　　需要采取人工冷却降低坝体混凝土温度的另一个重要原因，是由于大体积混凝土散热条件差，单靠自然冷却使混凝土内部温度降低到稳定温度需要的时间太长，少则十几年，多则几十年、上百年，从工程及时受益的要求来看，也必须采取人工冷却措施。
　　
　　5 结束语
　　
　　大体积混凝土温度控制涉及到设计、材料、施工、环境等诸多因素。为控制裂缝，在施工中应从各个方面采取措施降低混凝土内外温差，对影响混凝土裂缝的各个施工环节要根据工程实际情况进行科学的研究分析，制定经济有效的施工方案，这样就能有效地控制混凝土裂缝的产生和发展，从而保证工程质量。

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