浅谈大体积混凝土温度检测及裂缝控制

2011-04-12李志忠

山西建筑 2011年19期

李志忠

1 大体积混凝土温度裂缝的成因

在混凝土硬化期间，由于水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大，当混凝土表面产生的拉应力超过其抗裂应力时，混凝土就会出现裂缝。

2 温度控制标准

一般情况下，大体积混凝土温度控制制定如下温控标准:混凝土浇筑温度不大于5℃;混凝土最大内外温差不大于5℃;养护过程中，混凝土表面养护水温度与混凝土表面温度之差不大于5℃;温峰过后混凝土缓慢降温，通过保温控制混凝土最大降温速率不大于2.0℃/d。

3 施工控制工艺

3.1 现场温度控制措施

1)采用“跳仓法”施工。通过跳仓浇筑混凝土以释放混凝土的温度收缩应力，减少一次浇筑带来的结构超长效应，控制混凝土出现早期开裂的危险。跳仓间隔施工的时间不宜小于7 d，跳仓接缝处应按施工缝的要求设置和处理。2)降低混凝土入模温度。混凝土原材料的预冷却，不仅可以降低混凝土的浇筑温度，而且还可以削减混凝土内部水化热峰值，减少混凝土内部温度与表面温度的差值，从而减少温度变形和温度应力。按美国混凝土学会207委员会的建议，避免在大体积混凝土中热开裂的最大因素之一就是控制浇筑温度。3)采用二次振捣技术。在混凝土浇筑后即将凝固前，在适当的时间和位置给予再次振捣，以排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部造成的水分和孔隙，增加混凝土的密实度，减少内部微裂缝，提高混凝土强度和抗裂性。4)加强保温措施。保温养护是大体积混凝土施工的关键环节。加强保温养护，首先通过减少混凝土表面的热扩散，从而降低大体积混凝土浇筑体的内部温差值，降低混凝土浇筑的自约束应力;其次降低大体积混凝土浇筑体的降温速率，延长散热时间，充分发挥混凝土强度的潜力和材料的松弛特性。

3.2 混凝土配合比设计及原材料选择

1)选用低水化热和含碱性量低的水泥，避免使用早强水泥和高C3A含量的水泥;2)在满足混凝土强度要求的基础上降低单方混凝土中胶凝材料及硅酸盐水泥的用量;3)使用性能优良的高效减水剂，尽量降低拌和水用量。

3.3 冷却水管的埋设及控制

1)冷却水管为φ25mm的薄壁钢管，布置冷却水管时应按照温控方案的冷却水管布置图执行，进出水口应集中布置，将编号标识清楚，以利于统一管理。2)在混凝土浇筑之前通水检验冷却水管管道是否漏水、阻水，确保管道通畅，如有漏水、阻水现象，及时解决。3)每根冷却水管进水口安置一个阀门，便于控制通水流量，通水流量应达到30 L/min。4)混凝土浇筑到各层冷却水管标高后开始小流量通水，混凝土终凝后按正常流量通水，各层混凝土峰值过后通水时间和通水流量根据测温结果确定，若降温过快可降低通水流量或停止通水，为防止上层混凝土浇筑后下层混凝土温度的回升，可采取二次通水冷却，通水时间根据测温结果确定，保证混凝土降温速率不超过2.0℃/d。5)严格控制进出水温度，在保证冷却水管进水温度与混凝土内部最高温度之差不超过30℃条件下，尽量使进水温度最低。6)待通水冷却全部结束后，须对冷却水管进行压浆处理。7)为保证冷却水的降温效果，项目部应提前成立专门班子，专人负责，优化冷却水管的管路布置，合理选择水泵，并配备检修人员，准备1台～2台备用水泵，若管路出现故障应及时排除，保证冷却系统正常工作。施工时，操作人员应听从指挥，及时开启和关闭阀门。

3.4 拆模与养护

1)混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。2)拆模后表面喷洒水，在潮湿状态下包裹一层塑料薄膜，再外包一层土工布保温。3)养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作，对浇筑后的混凝土加强养护，使之处于适宜的温湿环境，让水泥颗粒得到充分水化，从而提高混凝土的强度，提高它的抗裂性。

4 温度监测

4.1 温控实施流程

为检验施工质量和温控效果，掌握温控信息，以便及时调整和改进温控措施，做到信息化施工，需对混凝土进行温度监测。温控实施流程见图1。大体积混凝土的温度、应力发展是一个十分复杂的问题，外界温度、湿度、施工条件、原材料变化等都会引起温度、应力的变化，只有通过温控监测，才能更准确地了解结构的质量与抗裂安全状况。

4.2 监测仪器

在混凝土中埋入一定数量的温度传感器，测量混凝土不同部位温度变化过程，检验不同时期的温度特性和温差标准。当温控措施效果不佳，达不到温控标准时，可及时采取补救措施;当混凝土温度远低于温控标准时，则可减少温控措施，避免浪费。

温度传感器为PN结温度传感器，温度检测仪采用PN-4C型数字多路自动巡回检测控制仪。温度传感器主要技术性能:测温范围－50℃ ～+150℃;工作误差±0.5℃;分辨率0.1℃;平均灵敏度－2.1℃(mV/℃)。经多个大型工程应用实践证明，以上检测仪器及元器件性能稳定、可靠，完全能够满足工程需要。

4.3 测点布置

测点的布置按照重点突出、兼顾全局的原则，在满足监测要求的前提下，以尽量少的测点获得所需的监测资料。根据结构的对称性和温度变化的一般规律，以一侧的监测数据来指导另一侧施工。温度传感器在每层混凝土接近中心线上布置，该区域能够代表整个混凝土断面的最高温度分布。在平面内，由于靠近表面区域温度梯度较大，因此测点布置较密，而中心区域混凝土温度梯度较小，因此测点布置减少。为保护导线和测点不受混凝土振捣的影响，用∠36mm×36mm×3mm角钢及减震装置进行保护(见图2)。

4.4 监测信息采集

各项测试在混凝土浇筑后立即进行，连续不断。混凝土的温度测试，峰值以前每2 h观测一次，峰值出现后，每小时观测一次，随着混凝土温度变化逐渐减少，转入每天测2次，测温时间15 d～20 d后停止测温，每次检测完毕后及时填写混凝土测温计算记录表，在检测混凝土温度变化的同时，还应监测气温、冷却水管进出口水温、混凝土浇筑温度等。

4.5 信息反馈应对措施

如果现场监测温度超出温控标准，可采取下列应对措施:1)最高温度偏高，可以加大通水流量，降低冷却水温度的措施，但注意冷却水温度与混凝土中心温度之差在20℃以内。2)内外温差偏高，加强内部降温，加大通水流量;加强外部保温，增加保温层厚度，做到外保内散。3)浇筑温度超过控制范围，可以采用将粗骨料洒水、遮阳通风降温，拌和水投冰冷却，水泥存放散热等措施降低出机温度。