杜建豹

陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司延安煉油廠

    隨著經(jīng)濟(jì)和施工技術(shù)的迅速發(fā)展 ,現(xiàn)代建筑中涉及到大體積混凝土施工也越來(lái)越多 ,如高層建筑基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等。它們的主要特點(diǎn)就是體積大 ,水泥水化熱釋放比較集中 ,內(nèi)部溫度升高比較快。當(dāng)大體積混凝土內(nèi)外溫差較大時(shí) ,會(huì)使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。眾多工程實(shí)踐證明 ,大體積混凝土施工難度比較大 ,混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的機(jī)率較多 ,稍有差錯(cuò) ,輕者會(huì)影響建筑物的抗?jié)B性能和外觀質(zhì)量 ,重者還會(huì)嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的安全 ,甚至造成坍塌事故 ,從而造成無(wú)法估量的損失。因此我們必須從根本上分析大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生原因 ,采取各種措施減少和控制溫度裂縫的出現(xiàn) ,來(lái)保證施工的質(zhì)量。

 

    大體積混凝土結(jié)構(gòu)的整體性要求高 ,施工時(shí)如無(wú)特殊情況 ,一般要求一次性整體澆筑。澆筑后 ,水泥因水化反應(yīng)引起水化熱 ,由于混凝土體積大 ,內(nèi)部與表面散熱速率不一樣 ,聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不容易散發(fā) ,混凝土內(nèi)部溫度將顯著升高 ,而混凝土 表面則散熱較快 ,與混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫度差 , 使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力 ,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。同時(shí)在澆筑初期混凝土的彈性模量和強(qiáng)度很低 ,對(duì)水化熱急劇溫升引起的變形約束不大 ,溫度應(yīng)力比較小。 隨著混凝土齡期的增長(zhǎng) ,其彈性模量和強(qiáng)度相應(yīng)提 高 ,對(duì)混凝土降溫收縮變形的約束越來(lái)越強(qiáng) ,即產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力 ,當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不能抵抗溫度應(yīng)力時(shí) ,即產(chǎn)生溫度裂縫。 大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的影響因素主要有:

 

    1.1 水泥水化熱的影響

    水泥在水化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱量 ,這是大體積混凝土內(nèi)部溫度升高的主要熱量來(lái)源。由于大體積混凝土截面的厚度大 ,水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散發(fā) ,會(huì)引起混凝土內(nèi)部急劇升溫 ,造成較大的內(nèi)外溫差 ,從而產(chǎn)生溫度裂縫。

 

    1.2 內(nèi)外約束條件的影響

    大體積混凝土一般與地基整體澆筑在一起 ,當(dāng) 溫度變化時(shí)會(huì)受到地基的限制 ,因而產(chǎn)生外部的約 束應(yīng)力。當(dāng)混凝土早期溫度上升時(shí) ,產(chǎn)生的膨脹變 形會(huì)受到約束面的約束而產(chǎn)生壓應(yīng)力 ,而此時(shí)混凝 土的彈性模量很小 ,徐變和應(yīng)力松弛卻較大 ,與基層連接也不太牢固 ,因而壓應(yīng)力較小 ,但是當(dāng)溫度下降時(shí) ,則產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。若產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度 ,就會(huì)出現(xiàn)垂直裂縫。工程實(shí)踐證明 ,當(dāng)混凝土的內(nèi)外溫差小于 25℃時(shí) , 產(chǎn)生溫度裂縫的幾率就小的多。由此可見(jiàn) ,降低大體積混凝土的內(nèi)外溫差和改善約束條件 ,是防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的重要措施。

 

    1.3 外界氣溫變化的影響

    大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間 ,外界氣溫的變化對(duì)防止大體積混凝土開(kāi)裂有著重要影響�；炷�土澆筑溫度與外界氣溫有著直接關(guān)系 ,澆筑溫度又影響著混凝土的內(nèi)部溫度。大體積混凝土結(jié)構(gòu)不易散熱 ,其內(nèi)部溫度有的工程竟高達(dá) 90  ℃以上 ,而且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。如外界氣溫下降 ,特別是氣溫驟降 ,會(huì)加大混凝土的溫度梯度 , 溫差愈大 , 溫度應(yīng)力也愈大。此時(shí)混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力 ,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力 , 當(dāng)這個(gè)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí) ,大體積混凝土的表面就會(huì)出現(xiàn)裂縫。

 

    大體積混凝土的施工技術(shù)要求比較高 ,特別在 施工中要防止混凝土因水泥水化熱而引起的溫度差。在施工時(shí) ,必須從原材料選擇、施工技術(shù)、養(yǎng)護(hù)、溫度檢測(cè)等有關(guān)環(huán)節(jié)做好充分的準(zhǔn)備工作 ,才能防止大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生。

 

    2.1 原材料的選擇

    ⑴ 選用發(fā)熱量低初凝時(shí)間較長(zhǎng)的水泥 如礦渣水泥。盡量降低混凝土中的水泥用量 ,減少水泥 水化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量 ,降低混凝土的溫升，提高混凝土硬化后的體積穩(wěn)定性。為保證減少水泥用量后混凝土的強(qiáng)度和坍落度不受損失 ,可適度增加活性細(xì)摻料替代水泥。例如摻加適量的粉煤灰 減少水泥 用量 ，達(dá)到降低水化熱的目的 , 但摻量不能大于30 % 。

    ⑵  粗細(xì)骨料級(jí)配良好。通過(guò)試驗(yàn)選擇合理的 石砂級(jí)配。在滿足混凝土強(qiáng)度的基礎(chǔ)上 ，骨料盡量選用較大的粒徑 5 -40mm， 要具有較好的級(jí)配。 同時(shí)必須嚴(yán)格控制砂石料的含泥量 ,石子的含泥量 控制在 1 %以下，砂的含量在 2 %以下 ，這樣既提高了混凝土抗壓強(qiáng)度 ,又可以減少用水量和水泥的用 量。

    ⑶ 加適量的緩凝劑 ( 如木質(zhì)素磺酸鈣) 。摻加 緩凝劑不但可以延緩水化熱的釋放速度、       推遲溫峰的出現(xiàn)并延長(zhǎng)混凝土的凝結(jié)時(shí)間 ，還可以改善混凝土和易性 ，減少水和水泥用量 ,從而降低水化熱。

    ⑷ 拌制大體積混凝土的原材料均需進(jìn)行檢驗(yàn)合格后方可使用。

 

    2.2施工技術(shù)措施

    ⑴ 在炎熱夏季進(jìn)行施工時(shí) ,要采取下列措施對(duì)材料進(jìn)行降溫 :

    ①提前1周以上的時(shí)間將水泥入庫(kù)降溫 ,并保證水泥倉(cāng)庫(kù)有良好的通風(fēng)；

    ②砂石堆進(jìn)行覆蓋 ,避免陽(yáng)光直射 ,必要時(shí)向 骨料噴冷水；

    ③ 防止攪拌機(jī)在陽(yáng)光照射下溫升過(guò)高 ,可采用搭涼棚的方法為攪拌機(jī)遮蔭；

    ③混凝土宜現(xiàn)場(chǎng)采用冷水拌制。

 

    ⑵ 澆筑混凝土前應(yīng)將基槽內(nèi)的雜物清理干凈，而且混凝土的澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，間歇時(shí)間不得超過(guò)3～5h，澆筑時(shí)必須嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度，混凝土最高澆筑溫度不得超28℃，在澆筑混凝土?xí)r投入適量的毛石 ,以吸收熱量并節(jié)約混凝土 ;在澆筑的混凝土內(nèi)部預(yù)先埋置冷卻管 ,用循環(huán)水來(lái)降低混 凝土內(nèi)部溫度峰值延緩升溫速度 ;澆筑時(shí)若外界氣 溫過(guò)高 ,可采用在輸送管上加蓋草袋并噴冷水的方法。

 

    ⑶ 在施工現(xiàn)場(chǎng)要對(duì)商品混凝土逐車進(jìn)行檢查， 測(cè)定混凝土的坍落度和溫度，檢查混凝土量是否相 符，嚴(yán)禁混凝土攪拌車在施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)加水。混凝土攪拌車到場(chǎng)等待時(shí)可采取向攪拌罐上噴冷水的措施來(lái)控制混凝土的澆筑溫度。

 

    ⑷ 嚴(yán)格控制混凝土的澆筑速度。一次澆注的混凝土不可過(guò)高、過(guò)厚， 以保證混凝土溫度均勻上升。對(duì)于斷面相差很大的結(jié)構(gòu)和剪力墻的孔、洞、口 處 ,應(yīng)先澆灌較深的部位 ,待靜止 1～2h 混凝土沉降后 ,再與斷面或孔洞上部的混凝土一起澆筑。墻板混凝土宜采用非泵送混凝土 ,利用塔吊和人力推車連續(xù)進(jìn)行 ,以避免施工冷縫的出現(xiàn)。

 

    ⑸ 可以適當(dāng)在混凝土中摻加合成纖維。混凝土中摻入合成纖維后 ,可使數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的纖維三維均勻的分布在混凝土內(nèi)部，混凝土塑性階段干縮及冷縮所產(chǎn)生的表面一旦延伸到合成纖維即可停止發(fā)展。

 

    ⑹ 合理安排施工工序，遵循“同時(shí)澆搗、分層推進(jìn)、一次到位、    循序漸進(jìn)”的成熟工藝，薄層澆搗，均勻上升，以利于散熱。大體積混凝土澆筑時(shí)應(yīng)盡量擴(kuò)大澆筑工作面 , 分層澆搗 ,逐步推進(jìn)。要嚴(yán)格控制振搗的時(shí)間及插 入深度 ,防止振搗過(guò)程中出現(xiàn)漏振。

    根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ,大體積混凝土的澆注方法可分為：全面分層、分段分層、斜面分層的澆注方案。如圖1所示。