建筑工程大體積混凝土的溫度控制

1、建筑工程大體積混凝土的溫度控制:thelargevolumeconcretetemperaturecontrolisthekeytoreducethehydrationheatofconcreteandreducetheconcrete,temperaturedifference,avoidexcessivetemperaturestress,sotheconcreteearlystrengthinlowercasenotsubjectedtoexcessivetensilestresscrack.Controlofconcrete,temperaturedifferenceofthemain

2、measuresare:reductionofconcreteplacingtemperature,reducethehydrationheatofconcrete,concreteexteriorinsulationandinternalconcretetemperature.前言建筑工程混凝土施工具有取材方便、價格低廉、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代施工領(lǐng)域占有極為重要的地位。隨著混凝土施工技術(shù)的不斷發(fā)展，耐久混凝土、泡沫混凝土、大體積混凝土、碾壓混凝土、無砂混凝土等新工藝逐漸成熟起來。混凝土因其超強(qiáng)的適用性、可塑性、耐久性等特點(diǎn)，逐漸地成為了倍受施工企業(yè)青睞的建筑材料。大體積混凝土最初在大壩、水

3、庫、船閘等大型水利設(shè)施建設(shè)中廣泛應(yīng)用，表現(xiàn)出了非常優(yōu)異的性能，人們在建筑施工過程中總結(jié)出了一套完整的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)代工程項(xiàng)目中，各種建筑物、構(gòu)筑物的形體規(guī)模不斷擴(kuò)大，除水利工程外，大體積混凝土技術(shù)在大型市政、路橋等工程項(xiàng)目中也開始嶄露頭角。1. 什么是大體積混凝土所謂大體積混凝土，一般是指結(jié)構(gòu)實(shí)體截面最小尺寸大于或等于1.5米的混凝土。這種混凝土結(jié)構(gòu)的表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差較大時，混凝土容易產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。按照美國混凝土協(xié)會（ACI）的規(guī)定“任意體量的混凝土，其尺寸大到足以必須采取措施減小由于體積變形引起的裂縫時即可稱作大體

4、積混凝土”。業(yè)界一般認(rèn)為，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差預(yù)計(jì)將超過25時，必須采取一定的措施來防止溫度裂縫的產(chǎn)生。這就是大體積混凝土溫度控制的意義所在。眾所周知，混凝土雖然具有較強(qiáng)的抗壓性能但其抗拉性能非常差，必須要配置鋼筋才能獲得較強(qiáng)的抗拉、抗折、抗剪性能?；炷亮芽p作為一種施工質(zhì)量通病嚴(yán)重地影響著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的壽命，因?yàn)殇摻钪挥型耆癫卦诨炷帘Ｗo(hù)層中才能避免被水和氧氣以及其它化學(xué)物質(zhì)侵蝕。這樣，只有嚴(yán)格控制混凝土裂縫，對于大體積混凝土來說關(guān)鍵是控制混凝土溫度裂縫，才能使得鋼筋混凝土構(gòu)筑物具有較強(qiáng)的穩(wěn)定、承重和抗?jié)B性能。2. 混凝土裂縫是如何形成的混凝土是一種脆性材料，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1/10左右

5、，由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，以及運(yùn)輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度是不均勻的，存在著許多抗拉能力較低、易出現(xiàn)裂縫的薄弱部位，受到拉應(yīng)力時容易發(fā)生應(yīng)力集中從而生產(chǎn)裂縫?；炷恋拇嘈院筒痪鶆蛐?、結(jié)構(gòu)不合理、原材料不合格、堿骨料反應(yīng)、模板變形、基礎(chǔ)不均勻沉陷等都可以導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。對于大體積混凝土來說，一般情況下溫度和濕度的變化是導(dǎo)致其產(chǎn)生裂縫根本原因。2.1 混凝土硬化期間會釋放出大量的水化熱，其內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力；在后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或相鄰結(jié)構(gòu)的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力；同時，降溫時在混凝土表面也會產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超

6、出混凝土的抗拉能力時，即會出現(xiàn)裂縫，特別是當(dāng)混凝土初期強(qiáng)度很低的情況下，很容易產(chǎn)生可見或不可見的裂縫，影響混凝土的強(qiáng)度和耐久度。2.2 在水泥活性大、混凝土溫度較高或者水灰比較低的條件下，混凝土的泌水明顯減少，在終凝初期混凝土尚處于塑性狀態(tài)，其表面蒸發(fā)的水分如果不能及時得到補(bǔ)充，稍微受到一點(diǎn)拉力就會出現(xiàn)分布不規(guī)則的裂縫。出現(xiàn)裂縫以后，混凝土體內(nèi)的水分蒸發(fā)進(jìn)一步加快，使得混凝土迅速出現(xiàn)較大、較深裂縫。2.3 混凝土釋放水化熱的時候其內(nèi)部的水分受熱急劇膨脹、向外滲透，在混凝土終凝初期很容易形成滲水通道、氣孔甚至細(xì)微裂縫，破壞混凝土的結(jié)構(gòu)性能，使其受到較小外加荷載時便出現(xiàn)裂縫。2.4 混凝土的干縮與

7、混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等密切相關(guān)?；炷帘砻媸荜柟夂惋L(fēng)的影響，水分損失過快、變形較大，而其內(nèi)部濕度變化較小變形較小，表面干縮變形受到內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，極易產(chǎn)生裂縫。3. 如何控制大體積混凝土的溫度為防止裂縫、減輕溫度應(yīng)力對混凝土的影響，可以從四個方面著手:降低混凝土入倉溫度、降低混凝土水化熱、混凝土外部保溫以及混凝土內(nèi)部降溫。對于較大規(guī)模的混凝土構(gòu)筑物，通常需要全面、合理使用這些措施才能達(dá)到良好的溫控效果。因?yàn)閷τ诖笮徒Y(jié)構(gòu)來講，混凝土的缺陷是不能接受、不可修復(fù)的，任何準(zhǔn)備工作中的疏漏都可以導(dǎo)致難以挽回的損失，包括時間、金錢和質(zhì)量形象。為了

8、及時、全面了解大體積混凝土的溫度變化情況，施工過程中一般使用埋設(shè)溫度感應(yīng)器的方法對混凝土溫度進(jìn)行監(jiān)測。通常分三層進(jìn)行埋設(shè)：表層、中心和底層。重點(diǎn)監(jiān)測時期為混凝土澆筑后的前七天，施工經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明混凝土中心溫度將在第三至四天達(dá)到最高，然后慢慢下降，而此時混凝土強(qiáng)度正在成長，措施不當(dāng)則容易產(chǎn)生裂縫。當(dāng)中心溫度與表層或底層溫度之差超過25時必須采取應(yīng)急措施來控制內(nèi)溫升高或外溫降低。3.1 降低混凝土入倉溫度。降低混凝土入倉溫度可以直接降低混凝土內(nèi)部溫度上升的或冷水、用冷水沖洗砂石骨料，在料場搭建涼棚或使用風(fēng)冷設(shè)備對骨料進(jìn)行降溫等措施都可以有效降低混凝土入倉溫度。同時，考慮到氣溫影響，應(yīng)盡量調(diào)整到氣溫較

9、低的時段進(jìn)行大體積混凝土澆筑，如夜間施工。3.2 降低混凝土水化熱水化熱主要產(chǎn)生于水泥凝聚時與水發(fā)生的化學(xué)、物理反應(yīng)，水化熱的大小與水泥品種以及水泥用量密切相關(guān)。一般可以通過以下幾種方法降低混凝土的水化熱。（1）為降低水泥水化熱，大體積混凝土應(yīng)選用中水化熱或低水化熱的水泥，一般選用熟料中含鋁酸三鈣和硅酸三鈣較少的低水化熱礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥等。低水化熱的礦渣水泥比同標(biāo)號的普通硅酸鹽水泥的水化熱可減少1/4左右。（2）調(diào)整骨料級配、減小其比表面積，同時選擇優(yōu)質(zhì)原材料、適量使用外加劑，使得混凝土盡可能在水泥用量較小的情況下獲得預(yù)期的和易性、強(qiáng)度等性能。另外，使用緩凝劑可以延長

10、混凝土釋放水化熱的時間，使得水化熱出現(xiàn)峰值的時間延后至混凝土強(qiáng)度較高時，從而減小出現(xiàn)裂縫的機(jī)會。（3）如果原材料性能和組分不發(fā)生大的變化，一般來說水灰比越大混凝土強(qiáng)度越低。這樣，同樣目標(biāo)強(qiáng)度的情況下，水灰比越低則水泥用量也越少。因此，適當(dāng)使用減水劑以及合理控制坍落度對控制混凝土的水化熱也有著重要的意義。3.3 混凝土外部保溫對混凝土進(jìn)行保溫防護(hù)可以減小其內(nèi)外溫差、有效避免溫度裂縫的出現(xiàn)。在實(shí)際施工過程中對混凝土的保溫措施簡便易行，通常有如下幾種做法：（ 1）推遲拆模板時間，利用模板的隔熱效應(yīng)對混凝土進(jìn)行保護(hù)，以免混凝土表面溫度驟降、產(chǎn)生裂縫。（ 2）施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采用保溫板、塑料布、土工布等材料進(jìn)行覆蓋。（ 3）對于平面結(jié)構(gòu)可以待混凝土終凝后用熱水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和保溫，由于水的比熱較大，可以長時間保持較高溫度。（ 4）在條件具備時可使用蒸汽、火爐、溫棚等設(shè)施來提高混凝土外表溫度。（ .4混凝土內(nèi)部降溫工程上一般使用預(yù)埋冷卻水管的方式進(jìn)行混凝土內(nèi)部降溫，通過不間斷地循環(huán)冷卻水來吸收混凝土的熱量。冷卻水管的直徑一般為20-30mm管間距一般為400-800mm冷卻水需要從澆筑混凝土?xí)r開始循環(huán)，一般保持七天。冷卻水溫度與混凝土核心溫度之差不得超過25,循環(huán)水不得時斷時續(xù)，以免混凝土局部出