浅谈水利工程中大体积混凝土温控措施的选择

浅谈水利工程中大体积混凝土温控措施的选择

作者：李奇

来源：《卷宗》2013年第07期

摘 要：水利工程中常用到大体积混凝土，如混凝土坝，闸墩，底板等，在施工过程中，混凝土会随着拌合、运输、浇筑以及后期的强度增长而不断的发生温度变化，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃，如果温控措施不到位，就会产生过大的温度应力，从而使混凝土出现温度裂缝，这也是水工建筑物产生裂缝的主要原因。裂缝的出现不但影响了水工建筑物本身的正常使用和耐久性，更威胁着部分百姓的生命财产安全，因此，必须要合理选择大体积混凝土的温度控制措施，减小温度应力，避免出现过大的温度裂缝。

关键词：大体积混凝土；温度控制 1 大体积混凝土的特点

所谓大体积混凝土，是指最小断面尺寸大于1m以上的混凝土结构，其尺寸已经大到必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值。大体积混凝土与普通混凝土的区别表面上看是厚度不同，但实质上的差别是由于混凝土中水泥水化要产生热量，大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使混凝土开裂。因此判断是否属于大体积混凝土既要考虑厚度这一因素，又要考虑水泥品种、强度等级、每立方米水泥用量等因素，比较准确的方法是通过计算水泥水化热所引起的混凝土的温升值与环境温度的差值大小来判别，一般来说，当其差值小于25℃时，其所产生的温度应力将会小于混凝土本身的抗拉强度，不会造成混凝土的开裂，当差值大于25℃时，其所产生的温度应力有可能大于混凝土本身的抗拉强度，造成混凝土的开裂，此时就可判定该混凝土属大体积混凝土。合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。在水利工程中最常见的就是混凝土重力坝。

大体积混凝土的特点主要是混凝土用量大，结构厚实，施工技术要求高，工程施工条件复杂，水泥水化热较大（一般超过25℃），易使结构物产生温度变形。大体积混凝土除了对最小截面的尺寸和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。如果平面尺寸过大，约束作用所产生的温度应力也越大，另外，它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。因此，如果温度控制措施不到位，温度应力超过混凝土抗拉强度极限值时，则易产生裂缝。

2 选择合理的温控措施 2.1 降低水泥水化热

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

水泥在水化过程中会发生化学反应产生大量的水化热，是大体积砼内部热量的主要来源。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，使混凝土内部的温度升高。因此，我们要从源头出发，减少水化热。常用的方法有：选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土，如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等；使用粗骨料，尽量选用粒径较大、级配良好的粗细骨料；在厚大无筋或少筋的大体积混凝土中，掺加总量不超过20%的大石块，减少混凝土的用量，以达到节省水泥和降低水化热的目的；控制砂石含泥量；掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂、缓凝剂，改善和易性、降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。 2.2 降低入仓温度

（1）预冷骨料：可以用喷水雾的方法进行骨料预冷，降温效果不错，但要注意设置排水措施，使骨料含水量保持相对稳定，但不能对水泥等胶凝材料进行预冷处理。

（2）在混凝土拌合过程中，加冰搅拌或者假如冷水搅拌，水的温控制在5℃～10℃时，其降温效果更为显著。

（3）夏季施工时，在混凝土运输过程中，为防止太阳的直接照射，要进行遮阳处理，可要求商品砼供应商在砂、石堆场搭设简易遮阳装置，必要时向骨料喷射水雾或使用前作淋水冲洗。另外，调整浇筑时间为以夜间浇筑为主，少在白天进行，以免因暴晒而影响质量。 2.3 合理掺入外加剂

掺加相应的缓凝型减水剂，如木质素磺酸钙，不仅可以改善混凝土品质，而且，从化学成分上看，木质素磺酸钙属阴离子表面活性剂，表面有大量的活性阴离子，可以对水泥颗粒产生很好的分散作用 ，且可以使水的表面张力降低从而起到加气的作用。因此，掺入水泥重量0.25%的木质素磺酸钙外加剂，可以减少 10%左右的拌和水，节约10%左右的水泥，从而降低了水化热。 2.4 增加散热

可以再混凝土结构中预埋冷水管，或者在混凝土入模时，采取措施改善和加强模内的通风，从而加速混凝土中热量的散发，另外要合理安排浇筑时间，可充分利用低温季节和夜间进行浇筑，以降低浇筑温度，不仅减少温控费用，而且增加了混凝土的散热。 2.5 充分利用混凝土的后期强度

减少每立方米混凝土中的水泥用量，由实验可知，每增减10kg 水泥用量，其产生的水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。因此，为了控制混凝土温度，根据实践经验，可采用f 45、f 60等代替常用的 f 28作为设计时的混凝土强度标准，这样充分利用混凝土的后期强度，可以使水泥用量大幅减少，混凝土的水化热温升也隨之大幅降低。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

3 加强后期保温养护

所谓保温法，就会混凝土浇筑成型后，通过保温材料、碘钨灯或定时喷浇热水、蓄存热水等办法，提高砼表面及四周散热面的温度，从结构物的外部进行温度控制。保温法基本原理是利用砼的初始温度加上水泥水化热的温升，在缓慢的散热过程中（通过人为控制），使砼获得必要的强度，大体积混凝土浇筑后，对混凝土进行保湿和保温养护是重要的，它可延缓混凝土内部水化热的降温速率，缩小混凝土中心和混凝土表面的温差值，从而可控制混凝土的裂缝开展。 4 结语

混凝土的温度控制措施可以很好的防治温度裂缝的产生，不仅可以增强混凝土的质量和强度从而保证它的正常使用功能，而且对结构的耐久性和安全性也有很好的影响，因此，选择合理的温控措施是极其有必要的。 参考文献

[1] 葛建华，高雪平. 大体积混凝土施工的温升控制措施[J]. 交通科技. 2002（05） [2] 田雨泽，张彤. 大体积混凝土施工的裂缝预控[J]. 低温建筑技术. 2002（03） [3] 曹可之. 大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施[J]. 建筑结构. 2002（08） 作者简介

李奇（1990—），男，汉族，河南焦作人，现为郑州大学水利与环境学院2010级水利水电工程专业本科生。