防止大体积砼温度裂缝的施工技术探讨

 

关键词：大体积砼温度裂缝施工技术

 

0引言

 

大体积混凝土在固化过程释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用。由此而产生的温度和收缩应力是导致混凝土出现裂缝的主要因素，从而影响基础的整体性、防水性和耐水性，成为结构的隐患。

 

1大体积砼温度裂缝的产生机理

 

大体积砼是指结构断面最小尺寸在80厘米以上，同时水化热引起的混凝土内最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土。大体积砼结构在施工中容易产生裂缝，长期的工程实践表明，造成大体积硷出现裂缝的因素极其复杂而且是多方面的。其中有:①硷配合比设计上的问题:水泥用量大，水泥发热量大，造成硷水化热温升过高，温度变化急烈;水灰比大，灰浆量大，造成硅收缩量过大;原材料性能不良，造成硷本身抗裂能力低。②硷施工质量上的问题:下料不均匀，振捣不密实;浇筑安排不善，硅内部形成冷缝。③硅养护上的问题:硅表面裸露干燥，风吹日晒，同部与表面温差过大;外界气温骤降时硷表面无保温措施。④结构型式及构造上的问题:几何尺寸大，超长超厚;形状突变处未妥善处理;配筋不合理。⑤地基问题:基础约束面受强约束，沉降不均匀等等。在上述众多因素当中。比较突出的问题之一是硅内部由于水泥水化热释放引起硅内部剧烈的温度变化，这也是导致硅开裂的主要原因。由于水泥的水化热释放主要集中在早期，使混凝土在浇筑后短短几天其内部温升就很快上升到最高峰，随后开始降温。混凝土温度的这种变化可能造成两种后果:首先，在混凝土升温期，砼表面散热条件好，热量向大气散发，温度上升较少，而内部则散热少，温度持续上升，这样形成的内表温差会在砼表层产生较大的拉应力。当该拉应力超过砼的抗拉强度时，砼表面将产生裂缝。其次，在砼后期降温过程，由于温度下降引起砼体积收缩变形，这种变形受到地基及结构边界约束时也会产生大的拉应力。当该拉应力超出砼的抗拉强度时，砼将在约束面开裂，严重时形成贯穿裂缝。大体积砼由于温度变化而产生的裂缝称为温度裂缝。因此，应当针对大体积砼自身的特点，对其温度及温度应力的变化规律、温度裂缝的控制技术等方面开展一系列的研究。

 

近年来国内外工程界在大体积硷结构裂缝控制方面，进行了深入的研究，特别是日本在检测设备的开发和使用方面取得了显著的成绩，在大体积水化热产生的温度及温度应力的定性定量分析方面均有明显成果。就我国现状而言，大部分大体积硅工程还采用较为落后的设备，如用玻璃管温度计插入预留孔洞直接测量或用热电偶配合电位差计手动测量等，监测的效率和准确度都较低，无法实现信息化施工的目的。而日本的数据采集设备十分昂贵，无法在工程上推广使用。另外在水化热温度及应力的计算分析方面，尚未见到国外的计算软件，而我国也还未开发出一套完整可靠、经过工程实际检验的分析计算软件，因此在实际工程中，温控方案的制定还仅仅依靠施工技术人员的经验，面对情况特殊的工程，则常常因经验不足造成工程产生裂缝。因此开展大体积硅结构温度裂缝的预测、控制和监测技术和产品的研究是我国目前急需的。

 

2防止大体积砼温度裂缝的施工技术

 

2.1合理选择原材料合理选择原材料，有利于大体积砼裂缝的控制，首先，选择水泥。内部混凝土主要考虑抗裂性能好、兼顾低热和高强两方面的要求，一般采用低热矿渣水泥，中热砼酸盐水泥掺入一定量的粉煤灰。外部混凝土，除抗裂性能外，还要求抗冻融性、耐磨性、抗蚀性、强度较高及干缩较小，因此一般采用较高标号的中热砼酸盐水泥。当环境水具有硫酸盐侵蚀时，应采用抗硫酸盐水泥。其次，掺用混合材料。适当掺用混合材可降低混凝土的绝热温升、提高混凝土抗裂能力，目前主要是粉煤灰掺得较多。第三，掺加缓凝剂，在砼中掺加适量的缓凝剂，能够在一定程度上延缓水泥的水化作用，减缓水化热的释放速率。它的作用是推迟热峰出现的时间，同时也降低了温度峰值。一般地，砼浇筑后，水泥水化热释放与砼内部热量向外散发是同时进行的。在初期几天，水化热释放速率很快，而散热速率小，因此砼的温度很快上升;接着，水化热释放速率逐渐变缓，而散热速率则持续增大，导致砼温度逐渐下降。通过延缓水化热释放速率，可以让更多的热量通过界面散失出去，用来升温的部分则大为减少，从而使砼的温度峰值得到削减，出现时间也相应延迟。