温差对土建工程混凝土的危害及其控制措施

2015-06-28朱红超张旭阳

四川水泥 2015年4期

关键词：温差降温水化

朱红超张旭阳

（1.辽宁省建设科学研究院，辽宁沈阳 110005 ； 2.云南芒市西南水泥有限公司，云南德宏州 678412 ）

温差对土建工程混凝土的危害及其控制措施

朱红超1张旭阳2

（1.辽宁省建设科学研究院，辽宁沈阳 110005 ； 2.云南芒市西南水泥有限公司，云南德宏州 678412 ）

目前，众多的建筑物坍塌事件造成的事故触目惊心，经业内专家分析梳理其中因温差裂缝对土建工程混凝土造成的危害占比也很大。可见，混凝土结构的整体性对其可靠度和耐久性等方面也都起着决定性的作用。故而，需从施工过程严格控制温差，并采取一些技术养护措施。

温差大体积混凝土降温梯度

1 产生原因

众所周知，混凝土是热的不良导体，其导热系数偏低。同时，混凝土在凝结硬化过程中要发生放热反应即水化热反应。这样，随着热量的大量积聚，就可能导致混凝土产生温度裂缝。而且，随着国民经济的快速发展，大体积的混凝土将被广泛的应用在高层建筑物基础、大型设备基础及坝体结构的浇注上。而大体积混凝土具有“体积大，拉升变形小”的特点，就更容易发生混凝土开裂现象。

因此，混凝土的结构安全、可靠度和耐久性在很大程度上就取决于对施工温差的控制。具体温差产生的原因主要有以下几点：

1）内部温差：水化热反应导致的混凝土内外温差；

2）外界温差：日照、昼夜环境温差和季节产生的温差。

但无论是哪种原因导致的温差，如果不加以控制都会对混凝土产生温度裂缝，从而影响混凝土的结构安全和使用寿命。

2 形成过程

1）水泥水化热引起的内部温升及温度应力产生的裂缝。水泥在水化过程会产生热量，尤其是大体积混凝土内部的热量就会在水化过程中聚积，温度升高。热量的释放程度与水泥的品种和配比有关。一般混凝土的温升时间会持续3～5天。由于混凝土的热导系数偏低，聚积的热量随着混凝土的凝结硬化，热量也在逐渐散失。因此，在降温过程中产生的体积收缩与混凝土的弹性量、抗拉强度之间的抗衡应力越来越强，从而产生温度应力裂缝。

2）环境温度急剧变化对混凝土产生的温度裂缝。在不同的季节施工时，当浇注混凝土的温度与外界气温的变化相差较大时，就会产生混凝土内部与外界的温度差异梯度，从而使混凝土产生裂缝。

3）混凝土失水收缩引起的变形影响，产生裂缝。

混凝土在搅拌混合时，水、水泥、砂石的配比也会对混凝土的裂缝产生影响。尤其是在水分的散失过程中，混凝土块会发生干燥收缩，导致变形开裂。因此，不仅仅是大体积混凝土，所有的混凝土在施工过程中都要进行“养护”。

通常情况下，混凝土面积越大，在温度变化和混凝土收缩时，混凝土的强度与载荷作用的抵抗力就越大，越容易产生裂缝。因为，结构截面越大，水泥的用量就越多，水化热产生的温升就越高，散热也就越慢。随着温度的逐渐散失，热胀冷缩产生的表面应力超过混凝土的极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生裂缝。具体混凝土的温度裂缝原因总多，叠加产生。现场施工实拍图如下所示：

3 主要危害

无论是哪种裂缝，都会导致表层混凝土逐渐剥落，裂缝深入，破坏混凝土结构的整体性和耐久度。同时，由于裂缝的产生会导致混凝土内部钢筋氧化、锈蚀。更加严重的会导致混凝土坍塌。因此，对温差裂缝必须在施工时同步控制，采取必要的技术措施进行预防。

4 控制措施

根据混凝土施工规范的有关技术标准要求，在混凝土施工中必须同时还要保证混凝土养护中温差不超过△T25℃，这样可以根据测量结果及时调整养护技术措施。具体降温梯度控制应遵循以下原则：

1）控制混凝土内部中心温度与表面温度的差值，以及混凝土表面温度与外界环境温度之间的差值应小于25℃，对于大体积混凝土应控制不超过20℃为宜。

2）混凝土拆模子的时间应综合考虑当地环境温度，必须有利于混凝土强度的正常增长，控制好收缩当量。

3）混凝土浇筑完毕后应及早采取养护技术措施，如洒水、表面覆膜等。控制好养护时间，一般不少于7天，炎热的夏季特殊情况应不少于28天。

具体温度控制的技术措施有三大方面：一是从水泥、掺合料等混凝土的原料开始控制。尽可能使用水化热较低的水泥，一般工程中要求水泥的铝酸三钙含量不大于8.0%，特殊工程要求小于6.0%；同时，在满足混凝土强度需求的条件下尽可能的减少水泥的用量，如使用一定比例的细粉煤灰掺合料替代水泥，这样可以在保证砼强度的基础上改善其和易性和可泵性；并要严格控制入搅拌机物料的温度、如水泥温度不得大于40℃；严格控制混凝土入模子的温度，原则上不得大于30℃，必要时需要进行掺和冰渣降温处理或使用冷却水降温。二是在混凝土中预埋设循环冷却水管，强制物理降温。冷却水进水温度在夏季要求不得大于20℃，若果条件允许最好控制在15℃左右。冷却水的流量控制在15L/min,水流方向每天改变一次，确保降温均匀。三是要确保养护到位，每天都要对混凝土进行水浴养护，最后还要定点、定时对混凝土进行测温监测，以根据实际温度情况进行养护降温。