淺析大體積混凝土降溫保溫措施

1、住 x if r ft工學(xué)院土木工程系土木工程施工課程小論文目：淺析大體積混凝土降溫保溫措施學(xué)生姓名泮偉志學(xué)號(hào)09134119班級(jí)土木091指導(dǎo)教師王 偉成 績(jī)完成日期2012-6-6淺析大體積混凝土溫控措施摘要：本論文以大體積混凝土保溫降溫為研究對(duì)象。在大體積混凝土工程中，溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意 義。大體積混凝土澆筑后水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度顯著升高，造成混凝土內(nèi)外溫差較大，混凝土表面 易產(chǎn)生裂縫。降溫階段，混凝土逐漸散熱收縮，混凝土內(nèi)部易出現(xiàn)貫穿性裂縫?？傊炷恋纳禍剡^(guò)程會(huì)引起混 凝土內(nèi)部應(yīng)力劇烈變化而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)混凝土產(chǎn)生有害裂縫。因此，溫度應(yīng)力的分析、溫度的控制和防止裂

2、縫的措施， 是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工十分重要的課題。主要研究?jī)?nèi)容包括：（1）大體積混凝土工程中溫度裂縫的危害和它的形成機(jī)理，論證了大體積混凝土溫控措施的必要性和可行性；（2）大體積混凝土溫控措施研究；（3）通過(guò)以上研究提出大體積混凝土溫控措施技術(shù)建議。關(guān)鍵詞：大體積混凝土溫控措施1、大體積混凝土的界定所謂大體積混凝土1 一般理解為尺寸較大的混凝土，大體積混凝土施工規(guī)范（GB50496 2009）里的定義：混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)物最小幾何尺寸不小于1m大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中膠凝 材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有裂縫產(chǎn)生的混凝土。2、大體積混凝土病害分析大體積混凝土，具有結(jié)構(gòu)厚、體型大、鋼筋密、

3、混凝土用量多、工程條件復(fù)雜和施工技術(shù)要求 高等特點(diǎn)。除了必須滿足強(qiáng)度、剛度、整體性和耐久性要求以外還必須控制溫度變形裂縫的開展。 由于大體積混凝土截面大，水泥用量多，水泥水化釋放的水化熱會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變化，由此形成 的溫度應(yīng)力及混凝土的收縮是施工階段產(chǎn)生裂縫的主要原因2。這種裂縫主要有以下四種：（1）混凝土澆筑初期升溫階段，水化產(chǎn)生大量水化熱，使混凝土的溫度上升很快，混凝土表面散熱條件較好，熱量可向大氣中散發(fā)，溫度上升較小；混凝土內(nèi)部由于其傳熱系數(shù)較小，熱量 散發(fā)較小，溫度上升較多，這樣就形成了內(nèi)外溫度梯度，導(dǎo)致內(nèi)約束，其結(jié)果是混凝土內(nèi)部 產(chǎn)生壓應(yīng)力，面層產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)該拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗

4、拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面產(chǎn)生裂縫。（2）混凝土硬化后期降溫階段（一般為混凝土澆筑34天后），水泥水化熱基本已全部釋放，混 凝土從最高溫度逐漸降溫，產(chǎn)生冷縮。由于存在較大的內(nèi)外溫度差，混凝土內(nèi)部溫度下降較 多，外部降溫?cái)?shù)值較小，導(dǎo)致外約束，使得內(nèi)部混凝土中形成較大的拉應(yīng)力而導(dǎo)致開裂。（3）在升溫階段，由于混凝土沒有硬化產(chǎn)生強(qiáng)度，故地基、基礎(chǔ)等邊界條件對(duì)其不形成約束應(yīng)力。在降溫階段，混凝土已硬化產(chǎn)生了強(qiáng)度并且與邊界條件形成一體，當(dāng)混凝土冷縮時(shí)，受到邊 界條件的約束，產(chǎn)生拉應(yīng)力而導(dǎo)致開裂（4）混凝土的收縮（干縮）受到邊界條件的約束產(chǎn)生拉應(yīng)力而導(dǎo)致開裂。后三種裂縫嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成貫穿裂縫，破壞結(jié)構(gòu)的整體性、耐

5、久性和防水性，影響正常使用。3、大體積混凝土溫控措施為了保證大體積混凝土施工質(zhì)量，其一是通過(guò)調(diào)整混凝土配合比，使混凝土在水化及硬化過(guò)程 中盡量減少收縮；其二是采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，降低大體積混凝土的內(nèi)部溫升及內(nèi)外溫差，最大降 低混凝土的冷縮值及內(nèi)外溫差應(yīng)力。3.1、優(yōu)選原材料混凝土原材料、配合比選擇是大體積混凝土溫控工作的首要環(huán)節(jié)。3.1.1水泥由于溫差主要是由水化熱產(chǎn)生的，所以為了減少溫差就要盡量降低水化熱，為了降低水化熱， 要盡量采取水化熱低的水泥。由表3-1可知礦渣硅酸鹽水泥的水化熱低，對(duì)于大體積混凝土宜采用 礦渣硅酸鹽水泥。表3-1水泥的水化熱328天發(fā)熱量單位水泥28天的累積水化熱(J

6、/Kg)水泥標(biāo)號(hào)325425525普通硅酸鹽288700376560460240礦渣硅酸鹽2470003347220混凝土的強(qiáng)度等級(jí)越高，水化熱通常也越高，產(chǎn)生裂縫的概率就越高。在地下室外墻施工中， 除了保證設(shè)計(jì)要求的條件下盡量降低混凝土的強(qiáng)度等級(jí)以減少水化熱外，還應(yīng)該充分利用混凝土的 后期強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，水化熱與水泥用量成正比，每立方米的混凝土中水泥用量每增減10Kg，水泥水 化熱使混凝土的溫度相應(yīng)升降1 C。因此，可通過(guò)采取適當(dāng)?shù)拇胧p少水泥用量來(lái)控制混凝土的溫 升，降低溫度應(yīng)力，減少混凝土開裂的可能性。3.1.2骨料粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配。盡量擴(kuò)大粗骨料的粒徑，因?yàn)榇止橇狭皆酱螅?jí)配

7、越好，孔隙率越小，總 表面積越小，每立方米的用水泥砂漿量和水泥用量就小，水化熱隨之降低，對(duì)防止裂縫的產(chǎn)生有利。細(xì)骨料宜選用中砂，并且對(duì)砂進(jìn)行過(guò)篩，嚴(yán)格控制砂子的含泥量不超過(guò)2%，這是由于含泥量對(duì)于混 凝土的抗拉強(qiáng)度與收縮都有很大的影響，在某些控制不是很嚴(yán)格的情況下，振搗混凝土的過(guò)程會(huì)發(fā) 現(xiàn)有泥塊，這會(huì)降低混凝土的抗拉強(qiáng)度，引起結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重開裂。3.1.3外加劑加入外加劑后能減少混凝土收縮開裂的機(jī)會(huì)，采用高效減水劑，可起減水、緩凝、引氣的作用， 對(duì)改善混凝土的和易性，可泵性、提高混凝土的耐久性十分有利，同時(shí)達(dá)到了降低水灰比，延緩混 凝土放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間，從而減少裂縫出現(xiàn)的機(jī)率的作用。3.1.3礦

8、物摻合料礦物摻合料包括粉煤灰、礦渣。硅灰、沸石芬等，礦物摻合料的加入可以明顯降低交接材料的 水化熱，但是礦物摻合料的種類、數(shù)量及摻和方式的不同，水化熱差別很大。3.2混凝土的拌制、運(yùn)輸混凝土的拌制、運(yùn)輸必須滿足連續(xù)澆筑施工以及盡量降低混凝土的出罐溫度等方面的要求?？?以采取以下措施U:CD盡量縮短混凝土運(yùn)輸時(shí)間，以減少水化熱的繼續(xù)溫升；盡可能安排混凝土的攪拌、澆筑在夜間進(jìn)行；混凝土攪拌場(chǎng)站宜對(duì)砂、石骨料采取遮陽(yáng)、送冷風(fēng)，石骨料用水沖洗降溫等措施對(duì)拌合物進(jìn) 行冷卻降溫。必要時(shí)可以對(duì)拌合水加冰降溫或用地下水拌和；對(duì)混凝土運(yùn)輸車采取隔熱措施：車頂設(shè)遮陽(yáng)蓬、車輛兩側(cè)設(shè)保溫被，甚至拌合樓停車處設(shè)噴霧設(shè)施

9、，以減少混凝土外界溫度倒灌；3.3混凝土澆筑、振搗3.3.1混凝土的澆筑混凝土澆筑采用分層澆筑，可以加快熱量散發(fā)并使溫度的分布較均勻。一般有三種澆筑方案5，見圖 3-13-3圖3-1全面分層3.3.2混凝土振搗混凝土終凝前采用二次振搗法，排除混凝土因泌水在粗骨料及水平鋼筋下部生成的水分和空隙， 提高混凝土與鋼筋的握裹力，并防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，提高混凝土抗裂性能。3. 4混凝土養(yǎng)護(hù)混凝土澆筑12h以后的養(yǎng)護(hù)是防止其產(chǎn)生裂縫大的重要措施，因此及時(shí)養(yǎng)護(hù)6對(duì)新澆筑的混凝 土的保護(hù)是必須的。（1） 水浴法：大體積混凝土構(gòu)筑物在夏季施工中遇到的突出矛盾是在強(qiáng)烈的日光照射下，干燥混 凝土表面溫度可

10、達(dá)到60r之高，采取水浴法施工不僅能提供混凝土強(qiáng)度發(fā)展中所需要的用 水，滿足養(yǎng)護(hù)要求，而且從構(gòu)筑物頂部流經(jīng)構(gòu)筑物表面，帶走大量熱量，防止驟熱引起溫度 裂縫。(2)蓄水法為了控制混凝土內(nèi)外溫差，避免混凝土開裂，在構(gòu)筑物表面蓄有一定高度的水，由于水有一定的隔熱保溫效果，可以推遲混凝土內(nèi)部水化熱溫度的迅速失散，從而有效地控制混 凝土表面溫度與內(nèi)部中心溫度的差值。(3) 保溫法：工程實(shí)踐證明，大體積混凝土常見的裂縫，較多發(fā)生在早期。這是因?yàn)樵缙诨炷?內(nèi)由于水泥水化熱反應(yīng)升溫很高，拆模后表面溫度降低，在表面部位形成了很陡的溫度梯度， 發(fā)生很大的拉應(yīng)力，早期混凝土強(qiáng)度較低從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。另外，在冬季負(fù)

11、溫季節(jié)或早春 晚秋氣溫驟降頻繁時(shí)節(jié)，也易形成裂縫。鑒于以上情況，利用保溫材料如EPE高發(fā)泡乙烯提 高新澆筑的混凝土表面和四周溫度，減少混凝土的內(nèi)外溫差，是一項(xiàng)簡(jiǎn)單有效的溫度控制方 法。在氣溫驟降期間，推遲拆模時(shí)間也是經(jīng)濟(jì)可行的保溫措施。3.5循環(huán)冷卻管道在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝經(jīng)計(jì)算的循環(huán)管道，在外部設(shè)置晾水池，混凝土澆搗及養(yǎng)護(hù)過(guò)程通過(guò)冷卻水帶 走熱量。該方法成熟，廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的大體積混凝土施工。杭州市文暉路跨鐵路立交橋承臺(tái)大體 積混凝土施工6采用冷卻水降溫系統(tǒng)，計(jì)算3d時(shí)絕熱溫升為33.7C，水泥產(chǎn)生水化熱引起的混凝土 線漲量為0.34mm.根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)大體積混凝內(nèi)實(shí)測(cè)溫度，冷卻水降溫后混凝土內(nèi)實(shí)

12、測(cè)溫度53.5C，混 凝土線漲量為0.22mm,減少率為35%?；炷翜厣a(chǎn)生的水化熱為78546.7J，將低水化熱27563.5J， 排除率為35%。循環(huán)管道散熱降溫施工具有主動(dòng)性，可操作性強(qiáng)，改善了被動(dòng)保溫的常規(guī)做法，降 低了施工難度，減少了工程分險(xiǎn)。大體積混凝土溫控措施改進(jìn)建議目前，我國(guó)大體積混凝土溫控技術(shù)日趨成熟，但優(yōu)化混凝土配合比受當(dāng)?shù)丶夹g(shù)條件限制；冰水 混凝土造價(jià)高昂；循環(huán)管道冷卻法工藝復(fù)雜工期較長(zhǎng)。這些方法很難在質(zhì)量、工期及費(fèi)用上達(dá)成統(tǒng) 一。我在總結(jié)了大體積混凝土溫控措施后，經(jīng)過(guò)思考，提出以下改進(jìn)建議：(1) 采用鼓風(fēng)機(jī)一冷卻管道降溫措施對(duì)豎向構(gòu)件進(jìn)行降溫。如在大體積混凝土柱子設(shè)置豎向管 道，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生大風(fēng)，降低內(nèi)部溫度。(2) 可以在混