关于水工大体积混凝土温控问题的研究

关于水工大体积混凝土温控问题的研究

白平厚 杨佳宁

中国水利水电第一工程局有限公司 吉林 长春 130033

摘要：在水工建筑施工过程中，温度裂缝比较常见，而且会对工程后期使用的安全性造成非常严重的影响，这就需要做好施工过程对原材料质量的把控，不断提高施工技术，做好现场管理工作等，从而更好地保证我国水工建筑最终建设质量。

关键词：水工；大体积；混凝土；温控问题

引言

大体积混凝土包含体积大、宽度大和强度大的特点，因而可以将大体积混凝土应用到水利工程施工中。但在实际施工过程中，大体积混凝土很容易受温度因素影响，此类现象容易造成大体积混凝土裂缝，在实际工程和施工中如果出现了裂缝，将对建筑物的耐久性造成十分严重的威胁。为了保障大型水工混凝土的施工质量，降低温度应力造成的影响，必须采用温度控制技术有效地预防施工危害的产生。

1大体积水工混凝土温控的必要性

由于工程量大，工期紧张，大体积混凝土在浇筑过程中大部分采取较大的浇筑仓。再加上为了防止冷缝产生，要求浇筑进度不能太慢。这样一来，混凝土在凝结硬化过程中，水化热不能有效地散发出去，尤其在夏季高温季节问题尤为突出。进而导致混凝土坝内外温差加大，温度应力急剧上升。由于混凝土的抗拉强度远低于抗压强度，当温度拉应力超过混凝土抗拉强度时，就会常常因为拉应力不足而出现裂缝。

下面介绍一下几种不同的裂缝。大体积混凝土温度裂缝有细微裂缝、表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝。其中，细微裂缝一般表面缝宽δ≤0.1～0.2mm，缝深h＜30cm；表面裂缝一般表面缝宽δ≤0.2mm，缝深h＜1m；深层裂缝一般表面缝宽δ≤0.2～0.4mm，缝深h=1～5m，且h＜1/3坝块宽度，缝长L＞2m；贯穿裂缝只的是从基础向上开裂且平面贯通全仓的裂缝。大体积混凝土紧靠基础产生的贯穿裂缝，无论对坝的整体受力分布还是防渗效果的影响都比浅层裂缝的危害大得多。表面裂缝也可能为以后深层裂缝乃至贯穿裂缝的出现埋下隐患。对大坝的抗碳化能力、抗腐蚀和抗冰冻等耐久性性能将有一定影响。因此，对大体积水工混凝土做好温控措施还是非常必要的。

2水工大体积混凝土裂缝产生机理和原因

2．1水泥的水化热

水工大体积混凝土通常情况下结构断面都比较大，在浇筑过程当中，水泥水化会释放大量的热量，这些热量不能快速散发出去就积聚在混凝土结构内部当中，从而使得混凝土结构内部温度迅速上升，而其结构外部由于水分的蒸发带走大量的热量使温度降低，由于内外温差过大，内部热涨所产生的应力和外部收缩产生的应力相互作用，当达到混凝土抗拉强度极限的时候就形成了温度裂缝。

2．2外界气温变化

水工大体积混凝土施工过程很容易受到外界多种因素的影响，温度就是其中一个影响比较大的因素，当外界温度迅速下降的时候就会使其结构内外温差过大，对混凝土施工质量造成严重的危害。随着浇筑操作的持续，混凝土表面温度会随着外界温度的改变而改变，当降低到一定程度时，由于混凝土结构内外温差过大的原因而使得温度应力已经超出了混凝土的承受范围。如果外界温度太高有会对混凝土散热造成一定的不良影响，而内部由于水泥水化释放的热量会使得温度持续升高，这就大大增加了温度裂缝的发生几率。

2．3约束条件

混凝土结构会随着外界温度的升降而发生热胀冷缩现象，此时会因为某一种影响或者阻碍因素使其变形受到一定的限制，这时就会产生一定的应力，当这种应力作用达到混凝土结构本身无法承受的一个范围的时候就会造成裂缝的产生。

3大体积水工混凝土的温控措施

3.1温控标准参数

在对大体积水利工程混凝土实施温控措施时，应该规范温度控制的准确数据。第一，应该确立温控的基本原则，科学合理的选择温度控制方法和技术手段，同时也应量化温度控制的程度。其中的具体条件应包括以下几点：季节温度、构建尺寸和约束状态等。温度控制原理的实质内容是最大限度的控制温升，同时调整最高温度的发生时刻，减缓温度的下降速度，降低内外部温差。

3.2大体积水工混凝土浇筑阶段的温度控制

在水利工程中，对温度的控制是避免浇筑大体积混凝土时出现有害裂缝的一种主要方式。所以，浇筑的过程中应该控制好混凝土的温度，以此达到冷却和防裂的效果，对水利工程的建设有很大的帮助。在实施此类温度控制措施时，应该先对混凝土模具温度进行有效控制，主要的控制措施包括：在对混凝土浇筑的环境温度控制过程中，应该根据温度变化而改变相应的原则。

环境温度应控制在：夏季29℃，冬天6℃。依照参数值，夏季对于大体积混凝土的入仓冷却方式主要有以下方式：第一，对于水泥的早期处置，即冷却水泥，让其作业温度维持在50℃之内。第二，如果温度过高，这意味着大体积混凝土浇筑时的温度高于规范所规定的温度，此时，应该采取相应的冷却措施。例如，加快运输效率、提高入仓效率，同时在传送混凝土过程中，将管道外的草袋盖住遮挡，然后用水冷却。

3.3大体积水工混凝土内部与表面温度差控制

当大体积水工混凝土开始进入水化和放热的阶段时，应及时采用内部温度控制方式。如果内部温度太高时，所选用的温控方式需要注重加强散热，同时以冷却为主。例如，使用模板浇水的方式来实现减低温度。同时应该注意的是，在冷却过程中，为了确保冷却速度不会过快，应该采取隔离冷却的温度控制方法。如果温度过低或突然遭遇冷空气时，应注意温差控制的主要内容，注重温度保养和保护措施。具体的保温和保养措施是如下：将袋子悬挂在大体积混凝土的一侧，同时应用彩色条布进行保温，并适当延长拆模的时间移除模具后，应及时涂上液化溶液并进行覆盖。

3.4大体积水工混凝土发热量控制

为了控制大体积水利工程混凝土的发热值，应该选用自然散热和预埋水管。其中，正常散热的主要方式主要有：在高温的季节，要提前做好相应的冷却措施，采用厚层浇注的方式时，应该防止产生的热转换速度过快，使温控效果更为显著；采用薄层浇筑混凝土时，应该合理延伸浇筑混凝土的间隔可以增加散热面，使混凝土能够充分散热。预埋水管的施工工艺是在浇筑之前将蛇形布置的冷却水管提前埋入混凝土中，并使冷水循环以达到冷却效果。

3.5施工过程中对温度裂缝进行控制

首先，在混凝土浇筑和振捣操作的时候，施工人员一定要确保施工操作的规范性和科学性，在大体积混凝土浇筑过程中，一定要把控好混凝土的浇筑顺序、厚度以及浇筑方向，我国目前最常见的为分层浇筑方式。确保下层混凝土初凝前进行上一层混凝土施工，振捣操作应快插慢拔，并插入到上下二层的结合面，以保证上下层混凝土良好结合;其次，做好后期养护工作，具体养护过程应该做好对温度和湿度的把控，整个养护过程应该保证混凝土表面处于湿润状态，如果外界温度过低还应该利用草垫子之类的东西对其进行覆盖，如果温度过高则需要定期洒水并利用保鲜膜进行覆盖;如果埋设有冷却水管的，按设计要求继续通水冷却，并定期对冷却水进水口和出水口的温度检测，及时掌握温度变化情况。

结论

综上所述，大体积水工混凝土的温控可以说是众多工程措施中的重中之重，丝毫马虎不得，它甚至关系到工程的整体质量。如果控制不当，将影响水工建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，加速混凝土的碳化反应，降低混凝土的耐久性，影响水工建筑物的抗渗能力和承载能力。所以，必须对大体积混凝土温控措施进行深入细致地调查研究，以保证水工程建筑物的构件的安全、稳定、经久、耐用。

参考文献

[1]孙为民.水工混凝土温控与湿控[D].通河县水务技术服务中心，2018.

[2]孙花玲.大体积水工混凝土温控措施探讨[D].山西建筑，2018.