1、高温环境下大体积混凝土施工裂纹防治 措施研究 张攀 中国葛洲坝集团机械船舶有限公司 摘 要： 本文以大体积混凝土施工过程中产生裂缝的根本原因为主要研究对象, 从降低 水化热和疏散水化热两大方面对混凝土裂缝的控制措施进行研究, 并详细列举 了降低水化热和疏散水化热的各种方式。 通过本文的研究, 希望在理念和实践等 方面, 对高温环境下大体积混凝土裂缝的防治有所参考、借鉴与指导作用。 关键词： 大体积混凝土; 水化热; 裂缝; 水泥; 硬化; 作者简介：张攀 (1988-) , 男, 国际焊接工程师 (IWE) , 二级建造师, 助理工 程师, 本科双学位, 主要从事技术管理工作。 1 引言 改革
2、开放以来随着我国综合国力的不断提高, 国家经济建设各领域的都取得了 长足的发展, 尤其是基础建设领域的发展更是让世人瞩目。近几年又随着国家 “一带一路”建设的不断深入, 祖国的基础建设正在不断走向全球, 目前已经 在世界大舞台上博得了一片掌声, 被誉为“基建狂魔”。 现代建筑工程领域的发展, 大体积混凝土施工始终是关键技术。 而大体积混凝土 施工中却普遍会遇到裂缝控制问题, 这是因为混凝土体积大, 聚集的大量水化 热会导致混凝土内外散热不均匀, 尤其在受到内外约束的情况下, 混凝土内部 会产生较大的温度应力并导致裂缝产生, 最终为工程结构埋下严重质量隐患。 因 此, 大体积混凝土施工中应严格控
3、制裂缝产生和发展, 以保证工程质量。 2 控制大体积混凝土水化热的措施研究 大体积混凝土产生裂缝的原因有很多种, 但其最根本原因还是水化热, 因此控 制大体积混凝土裂缝, 其实就是控制水化热。 水化热对冬季施工的混凝土工程较 为有利, 能够略微提高混凝土的早期强度。 但更多的情况下水化热的产生都会对混凝土的各项性能产生不良的影响, 尤其是对于高温环境下大体积混凝土施工。 因为在混凝土硬化过程中过高的水化热会使混凝土的内部温度大大超过外部, 从而引起较大的温度应力, 使混凝土产生裂缝, 严重影响混凝土的强度及其他 性能。要研究大体积混凝土裂缝的控制措施就必须研究混凝土的水化热。 混凝土水化热简单
4、的可以理解为水泥在和水在化合反应过程中所放出的热。 显然, 在混凝土施工中无法避免水泥和水的化合, 因此水化热的产生是无法避免的。 我 们研究控制水化热的方法只能从降低水化热和疏散水化热这两方面着手。 2.1 降低水化热 (1) 在保证混凝土设计强度的情况下经量减少水泥用量, 降低水灰比。 既然无法避免水泥与水化合产生水化热, 那么在保证混泥土强度不受影响的前 提下精心设计混凝土配合比, 适当减少水泥用量, 降低水灰比。 采用“三低 (低 砂率、低坍落度、低水胶比) 二掺 (掺高效减水剂和高性能引气剂) 一高 (高粉 煤灰掺量) ”的设计准则, 生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值”的
5、抗裂混凝土。 (2) 选用低水化热的水泥。 在高温地区进行大体积混凝土施工应该避免使用高水化热的普通水泥, 尽量选 用矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰水泥等低热或中热水泥。因为这种水泥在水化膨胀期 可产生一定的预压应力, 而在水化后期预压应力可部分抵消温度徐变应力, 减 少混凝土内的拉应力, 提高混凝土的抗裂能力。 (3) 在混凝土浇筑工程中使用缓凝剂。 缓凝剂是用来延长混凝土凝结时间的一种常用外加剂, 对混凝土的主要作用是 物理作用, 它不参与水泥的水化反应, 也不产生新的物质, 只是在不同程度上 减缓水泥水化反应的进程。 在高温环境下的施工中, 适量掺加缓凝剂能使新拌混 凝土在长时间内保持较好的塑性
6、, 尤其是在大体积混凝土施工中适当加入缓凝 剂可以延长混凝土硬化时间, 避免因为混凝土快速硬化而产生的集中放热, 从 而有效降低水化热的生成速率, 同时为散热争取时间。 (4) 降低混凝土的入模温度。 浇筑大体积混凝土时应选择较适宜的气温, 尽量避开炎热天气浇筑。 高温地区施 工可以选择晚间进行大体积混凝土的浇筑, 同时可以对骨料采取遮阳、 洒水降温 的措施;混凝土的拌合用水也可使用经过冷却水系统降温冷却之后的水, 或者在 混凝土拌和水中加入冰块;在运输及浇筑过程中也采用遮阳保护、洒水降温等措 施, 以降低混凝土拌和物的入模温度;在混凝土入模时还可以采取强制通风措施 加速模内热量的散发。 总之
7、, 通过各种可用手段尽可能的将混凝土的入模温度控 制在25以下。 2.2 尽快疏散混凝土中产生的水化热 (1) 在大体积混凝土浇筑工程中同时预埋冷却水管。 预埋冷却水管的方式在水利水电工程中是很常见的有效疏散水化热的处理方式, 大坝在浇筑过程中都会随着坝体高程的不断升高逐层铺设冷却水管, 同时预埋 相应的温度传感器, 在前一仓混凝土浇筑完成后通过坝体内的温度传感体及时 了解混凝土内部温度情况, 然后通过控制冷却水管中循环冷却水的温度和流速 及时将混凝土内部的水化热疏散出来, 从而调节混凝土内部温度。 在其他大体积混凝土施工过程中完全可以借鉴混凝土大坝通过预埋冷却水管的 疏散水化热的方式, 同时
8、根据项目的具体情况进行相应的调整和改进, 从而更 有效的快速疏散水化热。 (2) 合理预留施工缝、设计后浇带。 大体积混凝土施工过程中, 在无法一次性浇筑的情况下合理预留施工缝、 设计后 浇带也是有效疏散水化热的方式之一。 但是要事先编制施工技术方案, 明确必须 要设置的施工缝和后浇带的留置位置及形式。 施工缝和后浇带的设置应该避开混 凝土结构的应力集中区。 后浇带混凝土的浇筑要在第一次浇筑的混凝土龄期达到 28d以后才能进行, 并且所使用的混凝土强度要至少高于第一次浇筑的混凝土 强度一个标号。 同时最好在后浇带混凝土中加入为膨胀剂, 以避免新旧混凝土接 缝裂纹。 (3) 及时保温保湿覆盖,
9、加强养护。 混凝土初凝后及时采取保温保湿覆盖等养护措施是混凝土施工中普遍采用的防 止裂纹产生的方式, 也是最经济的养护方式。覆盖方式可以采取湿棉被覆盖、麦 草覆盖、 塑料膜覆盖等多种方式, 其目的都是为了防止混凝土内外温差过大而产 生的的裂纹。 条件允许的地区也可以采用在混凝土表面涂刷沥青等保温保湿层进 行混凝土养护。 (4) 在混凝土拌制过程中加入膨胀剂, 或者使用微膨胀水泥。 混凝土在逐渐散热和硬化过程中由于水分的迁移会导致其体积的收缩, 对于大 体积混凝土, 这种收缩更加明显。 混凝土硬化过程中的收缩可以分为自身收缩和 塑性收缩两种, 如果混凝土的收缩受到外界的约束, 就会在混凝土体内产
10、生相 应的收缩应力, 当产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度, 就会在混 凝土中产生收缩裂缝。 出现裂缝以后, 混凝土体内的水分蒸发进一步加快, 于是 裂缝迅速扩展。 为了有效补偿混凝土水化过程中产生的体积收缩, 避免裂缝的产生, 通常可以 在混凝土拌制过程中加入膨胀剂, 或者使用微膨胀水泥。 膨胀剂和微膨胀水泥能 够使混凝土在水化期间依靠膨胀剂的作用而发生一定的膨胀, 从而弥补了混凝 土的收缩, 达到防治混凝土裂缝, 提高混凝土性能的目的。 (5) 对大体积混凝土进行二次振捣和二次抹面处理。 二次振捣技术, 对提高混凝土的抗裂性具有重要作用, 大量的施工实践表明, 对已经完成浇筑但尚未
11、凝固的混凝土加强二次振捣工作能够有效减少混凝土因 自身重力沉降和泌水在水平钢筋底部产生的水分及空隙, 增加混凝土对钢筋的 握裹力, 从而增加混凝土结构的整体均匀性和密实度, 并能以此降低混凝土内 微裂的现象, 提高混凝土的密实度, 并增强混凝土的抗压强度约 1020%, 有效 防止裂缝产生。 大体积混凝土一次收面完成后, 混凝土内的水分会沁出, 这样在混凝土表面就 会形成水膜, 所以面层混凝土的密度相对较差。 面层混凝土空隙内的水分蒸发会 产生混凝土沉陷及收水作用, 最终导致的非结构性的表面裂缝。 在混凝土处于硬 塑状态时进行二次压实、 抹平措施, 不但能使混凝土表面找平美观, 而且可以挤 压
12、出表面的孔隙水, 减少混凝土的微裂缝。 3 结论 大体积混凝土裂缝是混凝土施工中的主要通病, 它的成因较多, 机理也较复杂, 但是水化热是其根本原因。 我们只要抓住水化热这一根本因素, 针对具体情况采 取切实可行的技术措施, 做到事前把关, 防患于未然, 这一隐患是完全可以得 到预防的。 以上从降低水化热和疏散水化热这两大方面对控制大体积混凝土水化热的措施 进行了研究, 分别给出了混凝土硬化过程中水化热形成原因和处理意见, 在具 体施工过程中大家可以根据项目情况同时采用多种防治措施, 积极预防和处理 大体积混凝土裂缝问题。 只有在施工中采取以上行之有效的措施, 才能控制裂缝 的出现或延伸, 进
13、而保证建筑物安全稳定的工作。 控制大体积混凝土裂缝除了广大工程建设人员在设计与施工方面采取相应措施 外, 也需要科研人员不断研制能减少水泥收缩和水化热的高效材料, 从而使得 大体积混凝土的裂缝问题能够得到根本的解决。 参考文献 1张荣华, 顾建忠.浅析建筑施工中桩基施工工艺J.科技创新与应用, 2014 (03) :211. 2王盼伟.建筑工程桩基工程施工的质量控制方案J.科技创新与应用, 2014 (02) :226. 4李华楠.建筑工程中的桩基与基坑施工处理J.四川水泥, 2014 (08) :89. 5马庆忠, 叶明生.浅析建筑工程桩基施工技术J.技术与市场, 2016, 23 (02) :64+66. 6张剑华.建筑工程地基施工管理与监测J.中华建设, 2016 (01) :118119. 7方文新.深基坑支护技术在房屋建筑施工中的应用J.四川建材, 2015, 41 (03) :163164.
