浅谈大体积混凝土温控技术在水利工程中的应用

王二军

【摘 要】大体积混凝土施工直接关系水利工程建设的施工质量，大体积混凝土裂缝是易出现的水利工程建设问题，优化大体积混凝土施工技术，有效的解决大体积混凝土裂缝问题，可以提高水利工程施工质量。本文围绕着对影响大体积混凝土裂缝产生的几个主要原因具体分析，提出控制大体积混凝土温度裂缝的几点应对措施，从而减少大体积混凝土裂缝的产生，保证水利工程结构的可靠性。

【关键词】大体积混凝土；温度裂缝；温度应力；温控措施

1.引言

我国水利水电事业飞速发展，大型水利工程不断涌现。由于大型水工建筑物结构复杂、体量大，因此通常出现大体积混凝土浇筑。大体积混凝土浇筑施工对于专业、条件以及结构等都有着较高的要求，施工不当会造成大体积混凝土结构产生裂缝，危害水利设施及人民生命财产安全，需要引起人们的重视。

2.大体积混凝土结构产生裂缝的原因

2.1水泥水化热。由于大体积混凝土截面厚度大，水泥水化产生的热量大，热量从内到外的散热不容易，需要一定的时间。

1994年在慕尼黑RILEM学术讨论会上，慕尼黑技术大学R.SrPingesnhcmid教授提出在混凝土水化过程中，无论是温度升高的阶段还是温度降低的阶段都会产生裂缝。在温升过程中，即使是在最大温升时，早龄期混凝土中很小的一部分是弹性压应变（e1el），绝大部分的体积膨胀都转化为塑性应变（e1pl）。在冷却降温的初期，己经有所硬化的混凝土一发生收缩变形，就使膨胀时产生的压应力减小到零，此时的时间记为t2。从这时开始，持续下降的温度使得混凝土中的拉应变和拉应力不断发展，此时的防裂准则应为：（当然也可以用应力作为判定标准）

2.2施工期间气温变化。混凝土内外温差产生温度应力、应变，在混凝土内部最高温基本确定的情况下，施工期间，外部温度即水利工程所在地的自然气温的对大体积混凝土的开裂有重大影响。自然气温越高，混凝土的浇筑温度也越高，自然气温降低，如夜间或是下雨、下雪等，则混凝土内部需降更低。如外部温度为30度，则按最大温差25度来控，内部温度降至55即可，如外部温度为10度，则内部温度需降至35度，所以水利工程所在地自然气温的突然变化，会加大外层混凝土与内部混凝土的温度差，增加了降温的难度。

2.3混凝土收缩变形。水是混凝土的重要拌合材料之一，按相关资料记载20%的水分是混凝土所必需的，剩下的80%的水都是要被蒸发的，外界温度越高水分蒸发也就越快，影响也就越大。混凝土在水泥水化过程中产生体积变形，其中多为收缩变形，若存在约束，即产生收缩应力。上述多种原因使得大体积混凝土施工时易产生温度裂缝，影响水利工程结构安全及正常使用，为了防止大体积混凝土结构在施工中产生温度裂缝，温控必不可少

3.温控技术在大体积混凝土施工中的应用

水利工程在施工建设过程中，可采取以下温控措施以控制减少裂缝：从混凝土组成材料、施工期间的养护、外部环境和结构设计上进行控制，从而保证减少混凝土温升、延缓混凝土降温速率、减小混凝土的收缩、提高混凝土的极限拉伸值、改善约束和构造设计，以达到控制裂缝目的。

3.1混凝土的材质

3.1.1选择水泥品种。应选用中低水化热的水泥，从而减少混凝土的最高温度。如选用矿渣水泥，而硅酸盐水泥水化热大，不宜选用。

3.1.2减少混凝土中的水泥用量。前面已说过水泥水化热是大体积混凝土内部热量的主要来源，所以在结构设计中，在满足受力要求的前提下尽量降低混凝土的等级，。一组实验数据表明，每立方米的混凝土水泥用量每增（减）10kg，水泥水化热使混凝土温度相对升（降） 10℃。如高层建筑地下室大体积的承台，由于有些是按构造要求设计，体积大，在满足设计强度条件下，设计时混凝土强度可降一个标号，以减少水化热。

3.1.3选择外加剂。现今水利工程所用的混凝土已基本采用泵送商品混凝土，为满足泵送的要求，混凝土的需要更大流动性，而这与混凝土的抗裂性的要求有冲突，所以在满足泵送工艺的前提下，选用较小坍落度，合理地选择外加剂，如减水剂、粉煤灰、膨胀剂，尽可能地降低水灰比。

3.2外部环境

3.2.1施工时的温度。由于外界温度过高会引起较大的收缩，所以在外界温度过高时最好不要浇筑施工，如可避开气温高的中午，理论上外界温度应低于40℃。

3.2.2混凝土的搅拌后出料温度。为减少混凝土升温，控制混凝土的搅拌后出料温度是很重要的。对出料温度影响最大的是石子和水的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响最小。可采取有效的方法降低砂、石的温度，在气温较高的环境下，可在砂、石材料堆场搭设遮阳棚，使用前向砂、石喷水降温。

3.2.3采取措施降低混凝土内部混度。在不影响结构的情况下，在大体积混凝土内部适当布置水循环管，通过管内冷水的流动带走内部热量，以降低混凝土内部温度，这同时就降低了内外温差。

4.结束语

质量安全是水利项目的核心与灵魂，大体积混凝土裂缝问题是影响水利工程施工质量的关键，因此相关企业、单位应在以国家水利工程建设标准为依据，借鉴吸收国内外先进技术与经验，科学、合理应用温度控制技术，妥善解决水利工程中大体积混凝土出现裂缝的问题。

参考文献：

[1]许文忠. 大体积混凝土基础温度裂缝控制施工技术研究[D].同济大学，2007.

[2]张威. 大体积混凝土水化热温控分析[D].华中科技大学，2012.

[3]张连春. 小云峰大坝大体积混凝土温控技术研究[D].哈尔滨工程大学，2010.

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