大体积混凝土有效降温的措施
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摘要：大体积混凝土在施工过程中，温度裂缝是常遇到的问题，这也是大体积混凝土施工中的难点；温度裂缝的产生会影响到结构的性能，严重时还会影响到结构的安全使用。文章基于温度应力对混凝土温度裂缝产生的原因、混凝土温度裂缝的控制和预防等进行分析。
引言：大体积混凝土在现代工程建设中占有重要的地位，特别是工业建筑工程中应用十分广泛，如火力发电厂的汽机基础，就是一个大型的大体积混凝土特例。大体积混凝土施工的工艺要求很高，在施工过程中，如何控制大体积混凝土的温度裂缝就是施工工艺的关键点，也是大体积混凝土施工的难点。尽管在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍时有出现。混凝土中裂缝的出现严重影响到混凝土结构的整体性和耐久性。从而影响到混凝土结构的使用功能及安全性能。因此在大体积混凝土施工过程中，温度应力及温度的控制十分重要。
1.大体积混凝土的主要存在问题
1.1混凝土组份较过去复杂，为满足一些工程对混凝土性能的特殊要求，大体积混凝土结构物或者构件体积庞大、混凝土用量大，由此导致工程条件复杂多样。混凝土的组份相应变化较大。如上海金茂大厦，基础部分的C50混凝土13500m3，混凝土就掺加了大量的硅灰外加剂等。
1.2施工时间长，外界条件变化大。
1.3混凝土的厚度越来越大。水泥水化热散发困难，使得混凝土浇筑后温度升高幅度（最高可达80℃以上）出现可观的膨胀量；到了后期降温阶段，又会出现相应的可观的度收缩。大体积混凝土中配筋量一般相对又较小，容易在后期降温阶段因为温度收缩过快而使混凝土中出现严重的贯穿性裂缝，严重降低大体积混凝土的整体性、抗渗能力等。如陕西移动全球通商务大厦，局部混凝土厚度就达到7m。
1.4对裂缝的控制要求高。大体积混凝土多用于坝体、基础、防爆厂房等，对构件的要求除了一般的强度、刚度、稳定性等之外，还有整体性、防水性、抗渗性等诸多要求。所以在大体积混凝土质量控制中，混凝土裂缝的控制成为问题的关键。
2.控制混凝土的出机温度和浇筑温度
为了减低大体积混凝土总温升和减少结构的内外温差，控制出机温度和浇筑温度同样重要。对于出机温度的控制，根据搅拌前混凝土原材料总的热量与搅拌后混凝土总热量相等的原理，得到的混凝土出机温度的理论计算公式可以得知，混凝土的原材料中石子的比热较小，但其在1 m3混凝上中所占的重量较大；水的比热最大，但它的重量在1 m3混凝土中只占一小部分。因此，对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响很小。为了进一步降低混凝土的出机温度，其最有效的办法就是降低石子的温度。在气温较高时，为防止太阳的直接照射，可在砂、石堆场搭设简易遮阳装置，必要时须向骨料喷射水雾或使用前用冷水冲洗骨料。混凝土从搅拌机出料后，经搅拌运输车运输、卸料、泵送、浇筑、振捣、平仓等工序后的混凝土温度称为浇筑温度。关于浇筑温度的控制，我国有些规范提出不得超过25℃，否则必须采取特殊的技术措施。在土建工程的大体积钢筋混凝土施工中，浇筑温度对结构物的内外温差影响不大，因此对主要受早期温度应力影响的结构物，没有必要对浇筑温度控制过严，但是考虑到温度过高会引起较大的干缩以及给混凝土的浇筑带来不利影响，适当限制浇筑温度是合理的。建议最高浇筑温度控制在40℃以下为宜，这就要求在常规施工情况下合理选择浇筑时间，完善浇筑工艺以及加强养护工作。
3.大体积混凝土裂缝的产生原因及防止措施
3.1 收缩裂缝
收缩裂缝包括表面裂缝和贯穿裂缝，主要是指呈现在混凝土表面的那种网状、细小、不规则的裂缝，对工程结构性能影响大。当大体积混凝土收缩时，受水泥水化释放热量所产生的温度梯度的收缩应力，导致工程大截面结构开裂、变形甚至破坏。其中，表面裂缝一般出现在混凝土龄期的第3～4天，那时混凝土抗拉强度很低，如果产生的温差拉应力超过极限，混凝土表面就会产生裂缝。贯穿裂缝一般在混凝土浇筑数天后的降温阶段，其中降温产生的收缩，加上混凝土硬化结构的收缩两种拉应力，超过混凝土的极限抗拉强度，便会产生贯穿裂缝，危害较大。
防止收缩裂缝产生的控制措施，须注重加强早期对混凝土的养护，适当延长养护时间，达到保持适宜温度和湿度两方兼收的效果。一是在混凝土尚处于凝固硬化阶段，适宜的潮湿，可防止混凝土在水化放热温度升高的一段时间内，因速度较快导致的表面脱水而产生干缩裂缝。它减小表面的温度梯度，加强了散热，也使水泥的水化作用能够在顺利的进行下来提高混凝土的抗拉强度，从而与水化温升时产生的内拉应力相抗衡，有效地防止了裂缝的产生。二是当混凝土处于降温阶段时，为保证降温的速率不致太快，须严格的做好保温覆盖养护措施，特别是在冬季施工时节，注意混凝土覆盖的保温时间可适当的延长，并涂刷养护剂，以此来减小内表温差直接导致的开裂趋势，减缓应力发展，同时，延长散热时间，用混凝土的强度潜力及材料松弛性，使产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，防止贯穿裂缝的产生。
3.2 干缩裂缝
干缩裂缝是在混凝土受内外水分蒸发的程度不同，所产生变形程度不同的裂缝。在通常情况下，混凝土水分流失过快，裂缝变形的程度也大。同时，相对的湿度越低，就越易产生干缩裂缝。出现的时间在浇筑完毕后的一周左右，或者养护结束后的一段时间，多为表面的浅细裂缝，呈平行线状或网状，宽度一般集中在0.05～0.2之间。干缩裂缝会使外界侵蚀物质从裂缝中，较为容易的进入到混凝土的内部，并通过保护层后引起钢筋的锈蚀，直接诱发钢筋混凝土的耐久性等等。主要影响因素有混凝土水灰比、水泥成分和用量、集料性质和用量、外加剂的用量等有关。
采取的预防控制措施有如：选用中低热和粉煤灰的水泥，降低混凝土中的水泥用量；在工程成本允许又可保证混凝土强度的前提下，尽量降低水灰比的数值，必要时可掺加合适的减水剂以改善混凝土的工作性能；严格控制砂、石粗细骨料的含水率以及其他原材料，控制好混凝土的用水量使之不能大于配合比设计所给定的用水量；采用合理的浇筑工艺，比如说：可以通过采用可薄层混凝土浇捣施工，确保每层厚度控制在不大于50cm，比较均匀的加快混凝土的热量散发，提高混凝土结构整体的弹性模量的分层施工法。或者在保证工程质量和施工方便下，留设工程结构施工混凝土的收缩缝，减少收缩的约束，对预防裂缝产生起到一定作用的设置施工缝的方法等。
4.结束语
总之，大体积混凝土温度裂缝问题是可以通过规范施工得到控制的，在施工过程中，必须严把质量关，各个环节严格按照相关的要求进行操作，同时在施工实践中要善于总结经验，不断更新施工工艺，不断提高施工技术水平，结合多种预防处理措施，大体积混凝土的温度裂缝是完全可以避免的。
参考文献：
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