摘要：大体积混凝土的控温问题一直是工程界关注的重点问题之一。本文从大体积混凝土内外温差对结构的损失机理出发，从降低水泥水化热、加强施工现场的温度控制、强化养护时的温度控制三大方面，提出大体积混凝土控温的具体措施，以有效控制温差裂缝的产生。
关键词：大体积混凝土；温度控制；裂缝
大体积混凝土具有体积大、结构厚、钢筋密等特点，在高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝中得到广泛应用。但另一方面，大体积混凝土因里表温差过大而引发崩裂的问题较为常见，不但影响混凝土外观质量而且会危害到整个结构的安全性与耐久性，不利于建筑物的安全和正常使用。因此，如何采取有效措施处理温度差值，进而提升混凝土工程的施工质量确保工程预期效益，意义深远。
1大体积混凝土内外温差对结构的损失机理
大体积混凝土结构的温度损伤是材料自身及外界条件影响共同作用下的结果。先从材料自身来说，水泥在硬化期间会释放出大量的水化热，水热化在混凝土内部无法排出使得其内部温度急剧上升，而另一方面，在诸如日照、气温、水温、地温、高温辐射、寒潮侵袭等外界条件的影响下，混凝土材料基于传热性能上的钝性其表层会产生不均匀温度场。通常在混凝土浇筑3～5ｄ后内部温度急剧升高达倒最大值，当内部最高温度与表层温差悬殊过大时，就会产生温度应力和温度变形且成正比关系，当温度应力超过混凝土所能承受的抗裂能力时，便会出现温度裂纹，造成混凝土结构破坏甚至可能造成整个结构失效。据相关试验数据表明，混凝土结构内部温度超过80度时，水泥砂浆与骨料形成的界面开始萌生损伤，内外温差值较小时损伤程度较缓，而随着温差值的增大损伤程度由线性趋势向非线性趋势快速发展，首先在界面出现损伤，而在达到一定数值后，就由界面向水泥砂浆内部延伸，形成微裂纹乃至宏观裂缝，导致混凝土结构破坏进而失效；从损伤度的大小来看，升温过程主要作用于界面，降温过程主要作用于水泥砂浆。所以严格控制大体积内部温度对工程安全性和稳定性意义深远。
2大体积混凝土温控方法
2.1降低水泥水化热
由以上的混凝土损伤机理分析可见，水泥水热化危害是造成内外温差的关键，因此要做好大体积混凝土的控温，首要关键是降低水泥水热化，对此，在工程实践中对水泥进行选择时可适当性地选用低水化热或中水化热的水泥品种进行混凝土配制，如矿渣硅盐酸水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等。同时，有试验表明，增／减10kg水泥用量则其水化热将使混凝土的温度相应地升／降1℃，因此在工程实践中，还可利用混凝土的后期强度或60d强度，科学性地减少每立方米混凝土中的水泥用量。此外，在混凝土中使用相应的粗骨料、矿渣粉、外加剂等均可减少混凝土所用的水分与水泥用量，达到减慢混凝土升温速度降低水热化危害的目的，因此在工程实践中可适当地掺加以上材料，如粒径为5～31.5mm级配良好的粗骨料、矿渣粉以及缓凝高效减水剂等。
2.2加强现场施工的温度控制
要减少大体积混凝土温度裂缝的产生，还必须在施工中采取有效措施，将混凝土内外温差控制在允许范围，具体措施如下：1）加强混凝土温度监测。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在开始施工前制定出科学完善的测温方案，使用先进的可记录的电子温度采集仪，混凝土浇筑完成后严格执行测温，根据监测温度数据采取相应的降温措施。在具体实践中，可以采用多点测温仪按编号顺序进行测温。选择五个不同的位置作为测试点，如混凝土的四角及中心位置，并在每个测试点布置5个温度传感器，在混凝土浇筑完成后便可实施测试，且依照时间定时进行测试，先是每隔4h测读一次，7d之后宜8h测读一次，14d以后12h测读一次，再以后24h测试一次，测试过程中一旦发现问题要及时采取降温措施。2）降低混凝土的入模温度。选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，也就是说在进行大体积混凝土浇筑时要尽量避开高温炎热的天气以降低浇筑温度，但由于建筑工程多在夏季进行，因此在该时段实施工程时，可通过加入适量冰屑、石子洒水或采用地下低温水等措施降低搅拌温度，同时做好骨料的防晒措施以减少阳光对其的照射的时间，或者还可用水进行喷淋降温，从而确保骨料以低温的形式参与到混凝土生产中。此外，在运输混凝土时应尽可能地减少时间，在混凝土中掺加木钙缓凝剂以延长初凝时间，减缓浇筑速度，混凝土入模时，通过通风散热以加快浇筑期间热量的散发，推迟水化热峰值出现，延长混凝土升温期。3）抓好混凝土浇筑。采用分层推进浇筑的方法防止水化热积聚过多，以减小温度应力的积聚。浇筑时由底部逐层台阶上移，浇筑方向由远及近，两条线路同时作业。浇筑厚度以400mm/层为宜，每层浇筑混凝土方量为320立方米，单层混凝土浇筑时间以3.2小时左右为宜。同时，为确保上下层混凝土之间不产生冷缝，可采取在混凝土内加入粉煤灰、高效缓凝剂等措施。4）强化振捣工序。在进行混凝土振捣时应“快插慢拔”，按平面的划分各就其位，从而最大限度地减少出现防漏振和过振等情况。在进行上一层的振捣时，为消除两层之间的接缝，振动棒插入下一层的深度应控制在50～100mm之间，插入的间距应控制在400mm左右，振捣时间一般为15~30s，在20~30min后展开二次复振。在处理混凝土表面时，可采用“三次抹面”方法，即在平仓、拍浆、粗平之后，先以木刮尺按标高抹一遍，使混凝土初步整平；待混凝土有一定强度后再抹一遍；最后等混凝土表面析出的水分蒸发后再以铁板压第三遍，这样能减少水分渗入混凝土内部再游离、逸出 后产生裂缝。
2.3强化养护时的温度控制
由于水泥水化热在混凝土浇筑后才开始散发，因此必须加强混凝土浇筑后的养护保护，结合工程结构、材料特征、外界气温及施工具体条件等等加强温度控制，具体如下：1）混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25℃~30℃。2）混凝土拆模时应将气温环境等具体情况考虑在内，必须有利于强度的正常增长，即拆模时混凝土的温差不能太大，一般来说温差应小于20℃。3）采用科学的温度控制方法。一是内部降温法，即通过在混凝土内部预埋水管，在混凝土浇筑成型后马上注入冷却水，通过冷却水的不断循环达到降低混凝土内部最高温度的目的，进而有效控制混凝土内外温差。二是保温法，即在浇筑好混凝土后通过在表面覆盖草袋、锯末、麻袋、湿砂、模板、塑料薄膜等保温材料，或是定时喷浇热水等方法，以提高混凝土表面及四周散热面的温度，从而使混凝土获得必要的强度防止因温度变形引起混凝土的开裂。在养护时间方面，应根据不同的水泥品种确定养护时间，如普通水泥的养护时间为14d，火山灰水泥、矿渣水泥、大坝水泥等的养护时间为21d，掺用混合材的水泥养护时间同为 21d。此外，利用后期强度的混凝土以及在干燥、炎热气候条件下，养护时间应至少28d，若对裂缝有严格要求时养护时间要更适当延长。
总之，大体积混凝土的控温问题一直是工程界关注的重点问题之一，尤其是随着我国交通设施建设的大力推进，大体积混凝土的应用更加广泛，因此我们更要加强对大体积混凝控温问题的研究，通过选择合适的材料、工艺和养护措施改善混凝土内在温差，确保结构物的安全和质量。
参考文献：
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[3]杜毅.大体积混凝土温度控制技术研究[J].建筑技术,2014(5).444-447.
论文作者:孙迪
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/10
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