循环水管对大体积混凝土裂缝影响

张香富

【摘 要】本文结合工程实例，浅谈循环水管降温措施对大体积混凝土裂缝影响。

【关键词】循环水管；原理；运用

The circulating water pipe cracks in mass concrete impact

Zhang Xiang-fu

（Railway 23 Bureau Group Co.， Ltd. Chongqing 400012）

【Abstract】In this paper， the engineering examples of circulating water pipe cooling measures on the cracks in mass concrete.

【Key words】Water loop；Principle；Use

1. 引言

随着建筑施工技术飞速发展，混凝土体积逐渐增大，现代建筑中时常涉及到的大体积混凝土施工，大量的工程实践表明，大体积混凝土在施工阶段如不采取合理的技术措施，就极易出现因裂缝所引发的工程事故。

大体积混凝土由于横断面面积大，体积较厚，且混凝土自身的导热性又很差，因此，水泥水化过程发出的热量聚集于内部不易散失。随着混凝土龄期的增长，弹性模量亦随之不断提高，对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大，以至于在混凝土表面产生很大的拉应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，混凝土便开始出现裂缝，这种由于混凝土内外温差产生的应力应变而引起的裂缝称为温差裂缝。如何采取有效措施，防止温度应力造成混凝土出现有害温度裂缝，一直是大体积混凝土结构施工的一个重大问题。本文结合工程实例，浅谈循环水管降温措施对大体积混凝土裂缝影响。

2. 循环水管降温原理

水泥在水化过程中产生大量的热量，每克水泥放出的热量将近502.42J，因而使混凝土内部的温度升高，一般在30℃左右，有时更高。它在1～3天放出的热量是总热量的一半。混凝土内部的最高温度多数发生在浇筑后的3～5天内，当混凝土内部与表面温差过大时就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成正比，温度越大，温度应力越也越大。当这种温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生裂缝。而混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥用量有关，混凝土越厚，水泥用量越大。内部温度越高，所形成的温度应力越大。温度应力与混凝土结构的尺寸有关，在一定尺寸范围内，混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的可能性也越大，这就是大体积混凝土为什么容易产生裂缝的主要原因。

循环水管设置在混凝土内部，利用冷水带出混凝土内部的热量。减小混凝土内外温差。

3. 循环水管在重庆沿江高速公路梨香溪特大桥承台中的运用

3.1 工程概况。

梨香溪特大桥分左右幅。左幅桥全长975.8米，右幅桥全长为938.3米。梨香溪特大桥第三联上跨梨香溪河，河道宽40至50米。主桥桥宽24.5米。大桥主桥上部为预应力混凝土连续刚构箱梁，下部为桩基础，主墩桩基加承台（主墩左右幅共用一个承台），承台为18.7米（线路方向）×28.7米（横桥向），高5米。

3.2 循环水管的设置。

本工程按设计要求设置循环水管共计5道，从底部70cm埋设第一道冷却管，以上按90cm间距，分别埋设。冷却管的直径为3.2cm。冷却管埋置在混凝土的长度共计2280m，每道冷却管接一个水泵（3m3/h），利用梨香溪河水，作为水源。

3.3 混凝土内部温度和循环水管进出水监控。

本工程采用无限测温系统对混凝土内部温度变化进行监控，水银管测量进出水温和环境温度。混凝土按每2小时测量1次，进出水温跟进检测。测得数据取具有代表性的3组见表1，表2（混凝土内部温度变化和表，循环水管进出水温变化表）；并绘制图1混凝土内部温度变化图和图2循环水管进出水温变化图。

图1 混凝土内部温度变化图

图2 循环水管进出水温变化图

3.4 循环水管在控制混凝土内外温差的作用。

3.4.1 循环水管在混凝土凝固初期的作用。

根据表（1）实际测量循环水管开始通水到混凝土达到最高73℃的时间为26小时，通过计算：

根据热传递理论，我们可以知道在如果我们把循环水管的直径加大或数量增加，增大接触面积，加大循环水的流量，增大了水和混凝土面接触的温差，也可以带出更多的热量，从而降低内部温度。但是应考虑到进水和出水温度和混凝土的温度不宜相差过大，循环水管和混凝土内部形成温差过大而形成温差裂缝。结合图表（1）和图表（2）可以知道一般出水温度和混凝土内部温度在20℃，进出水温控制在20℃。

3.4.2 循环水管在混凝土凝固中期作用。

结合图表（1）在循环水持续作用时，当温度达到73℃后，混凝土内部水化热有所减弱。混凝土内部开始逐渐降温每天降温在3～4℃，结合图（2）数据进行相应计算（参考循环水管在混凝土凝固初期的计算），每天循环水带出的足够使混凝土内部降温3～4℃，所以混凝土内部此时的降温主要是循环水带出热量来降低内部温度。

3.4.3 循环水管在混凝土凝固后期作用。

结合图表（1）和图表（2）在混凝土凝固后期，水化热明显下降，但是在混凝土中部温度和出水温度比靠外则的要高些，足以说明混凝土内部越厚排热性能越差。由于混凝土外部与空气接触，散热快，本工程在混凝土内部温度和环境温度小于15℃停止通水。

最终本工程承台采用循环水管进行通水散热的方案取得成功，在混凝土拆模检测中未发现裂缝。

4. 结论

循环水管在大体积混凝土控制在起中不小的作用，对确保施工质量有不可小视的作用。本文结合实际工程对循环水管做的分析希望能给大体积混凝土裂缝控制做出些贡献，从而避免出现混凝土温度裂缝， 以保证混凝土结构的工程质量。

参考文献

[1] 冯乃谦，顾晴霞，郝挺宇. 混凝土结构的裂缝与对策[M].北京：机械工业 出版社，2006.

[2] 徐伟，吴春萍.大体积混凝土温度裂缝控制及分析，中国科技论文在线.

[3] 曾伟星，大体积混凝土裂缝控制，建材和装饰，2007年12月下旬刊.

[4] 王铁梦，工程结构裂缝控制，中国建筑工业出版社，1997.

[5] 建筑施工手册（第四版），中国建筑工业出版社.

[文章编号]1619-2737（2015）05-31-569