分析高标号大体积混凝土施工温度控制与防裂

杨天海

(贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州 贵阳 550000)

分析高标号大体积混凝土施工温度控制与防裂

杨天海

(贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州 贵阳 550000)

针对高标号大体积混凝土，首先对温度裂缝的产生原因进行简要分析，在此基础上，采取“一降、二散、三保”的策略，对施工温度进行有效控制，并提出几条有效的裂缝防治措施，旨在为大体积混凝土施工提供可靠的依据。

高标号大体积混凝土；施工温度控制；裂缝防治

1 高标号大体积混凝土温度裂缝产生原因分析

1.1 水化热

在完成混凝土浇筑施工以后，水泥由于水化热作用会放出大量的热量，使内部结构的温度快速升高。实践表明，由水泥水化热直击引起的升温现象可以达到50 ℃，而且升温现象大多发生在完成浇筑的3～5 d时间段内。由于混凝土自身不具备良好的导热性能，在浇筑完成后不久混凝土的强度与弹性模量都较低，伴随其龄期的不断延长，弹性模量不断升高，对于内部温降收缩作用的限制随之增强，进而产生一定拉应力，当混凝土自身抗拉强度无法抵抗这一拉应力时，就会出现不同程度的温度裂缝。

1.2 气温影响

对于大体积混凝土而言，其浇筑时间相对较长，外界气温的变化较为显著。当气温升高时，浇筑温度也会随之增加，同时在这种高温情况下，混凝土不容易进行散热，其内部温度最大值可以达到85～90 ℃，而且还存在很长延散周期。由于昼夜温差或者是浇筑施工以后气温大幅下降，会使混凝土的内外部产生很大的温差，一般在25 ℃以上，进而产生一定温度应力，造成温度裂缝。

1.3 收缩变形

在混凝土中，约有八成的水分会自然蒸发，引起体积干缩的现象。在高温环境下，水分会快速蒸发，容易出现干缩变形。此外，如果混凝土的拌和与浇筑等工艺不当，内部骨料的分配不够均匀，密实度无法满足标准要求，收缩系数变化较大，在不同的限制和约束条件中，有出现开裂现象的可能，尤其是那些较为脆弱的部分。

2 高标号大体积混凝土施工温度控制与裂缝防治

在施工过程中高效、合理的应用“一降、二散、三保”的策略，对混凝土结构的内外温差进行有效控制，是确保结构安全和质量的有效方法。

(1)对原材料进行预冷，减小入模温度

依据试验室选择强度等级为C48的混凝土配比材料，以及当地气温的正确预估，求出高标号大体积混凝土入模温度(Tc)，如表1所示。

表1 入模温度

①粗细骨料降温。在对骨料进行使用的两天前需要使用高压冷水喷淋的方法对砂石等进行降温，这样还能使砂石吸收充足的水分，有效降低坍落度的损失，保证质量。

②拌和水。在条件允许的情况下，应优先使用山泉水，因为山泉水的温度相对较低，若无法使用山泉水，则需在拌和前对水进行降温处理。

③水泥防热。需保障混凝土拌和站的水泥棚通风良好，做必要的遮阳和防潮处理，水泥材料的选择要和设计方案一一对应，并进行质量检查。

④运输罐车。罐车的吊斗在正式使用以前需要用冷水进行反复冲洗，以起到冷却和降温的作用。

⑤原混凝土面、钢模板与钢筋需要在浇筑施工以前使用高压冷水进行反复冲洗，以此大幅降低其温度，防止温差的产生。

通过对以上方法的应用，可显著降低各个原材料的实际温度，同时入模温度也得到一定程度的降低，对比结果如表2所示。

表2 入模温度的对比结果

(2)埋设钢管，对混凝土内部进行散热，C48混凝土的最终绝热温升可用如下公式进行计算：

式中：W为单位体积混凝土的水泥用量，kg/m3；Q为525号普通硅酸盐水泥的单位质量水化热，461 kJ/kg；C为混凝土比热；P为混凝土密度。

(3)使用钢管埋设的方法，借助冷水循环达到降温的目的。钢管需要在开始浇筑施工以前按照设计要求进行安放，同时加以有效固定，避免在浇筑过程中出现钢管上浮的情况。在具体的实施过程中，安排专业试验人员按6 h间隔进行一次温度测量，再根据实测结果确定最佳的水循环时间。实践证明，冷水的通入需要在完成浇筑的24 h以后开始，因为此时的内部温度正快速上升。

(4)为使新浇筑的混凝土有良好的凝固条件，预防由于干缩现象造成的龟裂，在完成浇筑以后的3h时需及时覆盖一层麻袋，同时进行洒水养护，避免阳光直射，在晴天时进行降温和保湿，而在晚上和风雨天还能保护其表面的湿度，从而实现降低温差的目标。

(5)混凝土表面和内部的温差，表面和室外空气中的温度最低值差值都不能超过20 ℃，通过定量计算与试验分析确定结构自身具备足够的抗裂性能时，可将温差扩大至30 ℃。

(6)在进行拆模时，应对气温等条件进行充分的考虑，拆模过程中温差不宜过大，确保表面和中心以及表面和外界的温差，并收缩当量温度三者总和不能在20 ℃以上，拆模完成以后及时覆盖麻袋进行洒水养护，养护时间要保持在21 d。

若在实际情况中使用分层法进行浇筑施工，则需对分层的实际厚度进行严格控制，一般情况下不得超过30 cm，同时对浇筑的速度进行控制，不能过快，适当的浇筑速度便于其散热，还能使温度分布均匀。浇筑的同时进行振捣，保证振捣的质量，避免出现过振和漏振等情况。

(7)在设计配比的基础上，可按照规范的比例(水泥总量的0.7%)在混凝土中加入外加剂，外加剂类型为高效减水剂，通过对外加剂的合理使用，不仅能有利于混凝土的拌和，还能对混凝土性能进行改善，降低水的实际用量，有效提升其和易性。

3 结束语

高标号大体积混凝土施工中，如果未对施工温度进行有效的控制，将有一定机率出现温度裂缝，产生温度裂缝的原因主要有三种，分别为水化热、气温影响与收缩变形，为有效防止裂缝的产生，保障混凝土施工质量，需在施工中采取合理的控制措施，如原材料预冷、提前埋设冷凝管等。

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U445

C

1008-3383(2017)09-0128-02

2016-11-14

杨天海(1978-)，男，贵州贵阳人，工程师，研究方向：公路、桥梁和隧道。