大体积混凝土温控措施在涵闸工程中的应用

王 勇

一、大体积混凝土结构产生裂缝的原因

1.混凝土水热化

水泥作为混凝土的核心材料，其质量是判断工程项目质量的重要依据之一。在混凝土凝固过程中，水泥水化热会引起温升，而混凝土外露表面容易散发热量，这就使得混凝土结构温度内高外低，且温差很大，形成温度应力。当产生的温度应力（一般是拉应力）超过混凝土当时的抗拉强度时，就会形成裂缝，这种裂缝有轻度的表面裂缝，有重度的贯穿性裂缝。

2.外部温度

在混凝土施工期间，外部温度也是影响其质量的主要原因，混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温差梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。如果在夏天，外界温度过高，混凝土日照时间过久，便会出现温度提升的现象，到了夜间外部温度下降，混凝土内部温度依然过高，从而出现内外温差过大，导致混凝土结构的表面先行开裂。

3.收缩变形

混凝土浇筑结束后，施工人员必须要及时覆盖并洒水养护，以防出现干裂现象。并且因混凝土所需水分较大，如果长期将其置于干燥、有风的地方，会导致其因水分蒸发而收缩变形，出现严重的裂缝，影响混凝土的使用。

二、温控措施在大体积混凝土施工中的应用

1.混凝土的配制及原料的选择

（1）使用水化热低的水泥

由于矿物成分及掺合料数量不同，水泥的水化热差异较大。铝酸三钙和硅酸三钙含量高的，水化热较高，掺合料多的水泥水化热较低。因此选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土。不宜使用早强型水泥。在采购水泥时必须对水泥品种、性质、类型、安全级别、凝结性能、安全性以及合格证等进行入场检验。

（2）砂、石的含泥量与细度模数

精心设计、选择混凝土成分配合，尽可能采用粒径较大、质量优良、级配良好的石子。粒径越大、级配良好，骨料的孔隙率和表面积越小，用水量减少，水泥用量也少。在选择细骨料时，其细度模数宜在26～29。粒径较大可减少水泥用量，降低混凝土的干缩，减少水化热，对混凝土上的裂缝控制有重要作用。

（3）采用线胀系数小的骨料

混凝土由水泥浆和骨料组成，其线胀系数为水泥浆和骨料线胀系数的加权（占混凝土的体积）平均值。骨料的线胀系数因母岩种类而异。大体积混凝土中的骨料体积占75%以上，采用线胀系数小的骨料对降低混凝土的线胀系数，减小温度变形的作用十分显著。

（4）外掺料选择

掺加粉煤灰：掺加粉煤灰减小水泥用量，可有效降低水化热。大体积混凝土的强度通常要求较低，允许掺加较多的粉煤灰。另外，优质粉煤灰的需水性小，有减水作用，可降低混凝土的单位用水量和水泥用量；还可减小混凝土的自身体积收缩，有的还略有膨胀，有利于防裂；掺粉煤灰还能抑制碱骨料反应并防止因此产生的裂缝。

掺减水剂：掺减水剂可有效降低混凝土的单位用水量，缓凝型减水剂还有抑制水泥水化作用，可降低水化温升，有利于防裂。大体积混凝土中掺加的减水剂主要是木质素磺酸钙，它对水泥颗粒有明显的分散效应，可有效地增加混凝土拌合物的流动性，且能使水泥水化较充分，提高混凝土的强度。若保持混凝土的强度不变，可节约水泥10%，从而可降低水化热，同时可明显延缓水化热释放速度，热峰也相应推迟。

2.大体积混凝土温控的技术措施

（1）测温技术

在大体积混凝土工程中，有很多项目需要进行温度控制。为了做好混凝土的温度监测工作，必须有一个好的测温施工方案。测温点的布置、测温的延续时间和次数，应能概括混凝土内部温度场的变化情况，发现问题便于采取对策措施。一般沿浇筑的高度布置在底部、中部和表面，平面测点布置在边缘与中间，测点间距一般为2.5～5m。在混凝土浇筑后1～5d内应密切观测混凝土温度的变化，每2～4h测温一次，5d以后每6～8h测温一次，同时量测大气温度，确保内表温差、表气温差均可控制在规范的要求范围内。

（2）控制入模温度

混凝土浇筑过程中外界温度越高，越容易产生温度裂缝，因此大体积混凝土应在室外温度较低的情况下进行，其浇筑温度不宜超过28℃。为了保证入模温度在规定范围内，应从降低拌和料的浇筑温度以及水化热等着手。影响混凝土拌和料的浇筑温度最大因素是水和石子，因此施工时首先应降低水温，其次应降低石子温度。

高温季节施工时，设混凝土搅拌用水池(箱)，拌和混凝土时，拌和水内可以加冰屑(可降低3℃～4℃)和冷却骨料(可降低10℃以上)，降低搅拌用水的温度。高温天气时，砂、石子堆场的上方设遮阳棚或在料堆上覆盖遮阳布，降低其含水率和料堆温度。同时提高骨料堆料高度，当堆料高度大于6m时，骨料的温度接近月平均气温。

冬季施工如日平均气温低于5℃时，为防止混凝土受冻，可采取拌和水加热及运输过程的保温等措施。

（3）混凝土浇筑中的温控措施

首先应尽量减少拌合后的混凝土的运输距离和中转次数。在混凝土浇筑时宜采用“分层浇筑、分层振捣、一个斜面、一次到顶”的推移浇筑法，也可按泵送混凝土自然流淌坡度 (L∶H=5∶1)，采用从一边到另一边，斜面分层、薄层覆盖、循序渐进、一次到顶的方法进行。这种自然流淌形成斜坡混凝土的浇筑方法，能较好适应泵送工艺，提高泵送效率，简化混凝土的泌水处理，保证上下层浇筑间隔不超过初凝时间。施工时混凝土自然流淌形成斜面的坡度宜控制在1∶6左右，浇筑过程中，控制混凝土的初凝时间＞6h。混凝土斜面上下层覆盖的时间间隔≤2h，混凝土从搅拌站出站后4h内必须下料入模。各层混凝土浇筑间歇期应控制在7d左右，最长不得超过10d。为降低老混凝土的约束，需做到薄层、短间歇、连续施工。如因故间歇期较长，应根据实际情况在充分验算的基础上对上层混凝土层厚进行调整。

（4）混凝土振捣

浇筑后的混凝土应根据实际情况布置振捣器，并保证混凝土上部、下部及坡角部位振捣密实。为了防止混凝土集中堆积，应形成自然流淌坡度，然后全面振捣。每层振捣时，上下层振捣搭接50～100mm，每点振捣时间30s左右 (以混凝土中不再出现气泡为宜)，严格控制振捣时间、移动间距和插入深度。现场试验证明，混凝土振捣能提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减少混凝土内部微裂，增加混凝土的密实度，抗压强度提高10%～20%。采用二次振捣提高混凝土的极限拉伸值，关键是要掌握好两次振捣的时间间隔，它与水泥品种、水灰比、坍落度、气温和振捣条件等有关。二次振捣的最佳时间，一般在第一次振捣完成后2h进行为宜。

（5）浇筑后混凝土的保温养护及温差监测

保温效果的好坏对大体积混凝土温度裂缝控制至关重要。保温养护可采用在混凝土表面覆盖草垫、素土的养护方法。养护安排专人进行，养护时间7d。自施工开始就派专人对混凝土测温并做好详细记录了解混凝土内外温差变化。混凝土温度上升阶段每2～4h测一次，温度下降阶段每8h测一次，同时应测大气温度，以便掌握基础内部温度场的情况，控制混凝土内外温差在25℃以内。如混凝土内部升温较快，内部与表面温度之差有可能超过控制值时，应在外表面增加保温层。当昼夜温差较大或有暴雨袭击时，要根据气温变化趋势以及混凝土内部温度监测结果及时调整保温层厚度。当混凝土内部与表面温度之差不超过20℃，且混凝土表面与环境温度之差也不超过20℃，可逐层拆除保温层。当混凝土内部与环境温度之差接近内部与表面温差控制值时，则全部撤掉保温层。

三、结语

由上可知，若想保证混凝土工程的完成质量，提高其使用寿命，必须要从根本上加强对大体积混凝土的管理，严格控制混凝土施工原材料、混凝土配合比，加强质量控制，加大混凝土养护工作力度等方面。混凝土裂缝问题是影响工程施工质量的关键，因此，相关企业、单位应以国家建设标准为依据，借鉴吸收国内外先进技术与经验，科学、合理应用温度控制措施，有效解决大体积混凝土裂缝问题，为涵闸工程的施工质量提供保障■