控制大体积混凝土水化热温度裂缝的措施探讨

控制大体积混凝土水化热温度裂缝的措施探讨

摘要：施工初期混凝土自身水化生热造成温度应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生温度裂缝。这就是混凝土水化热温度裂缝。本文主要探讨控制混凝土水化热温度裂缝的相应措施。

关键词: 混凝土、水化热、温度裂缝、措施

一、混凝土内部生热的控制

混凝土的最大绝热温升是混凝土水化热温度应力控制的重要指标，最大绝热温升越高意味着混凝土内部温度越高，而外部混凝土温度因为与环境接触，温度下降比较快，内外温差就会加大，对混凝土的温度裂缝控制不利。因此降低混凝土内外温差的第一个办法就是尽量降低混凝土的最大绝热温升。

混凝土早期水化温度上升是因为混凝土水化放热的缘故。单位质量水泥水化放热可由下式给出：

有了水泥单位质量水化放热，就可以计算混凝土绝热温升值，表示如下：

Ｗ：单位体积水泥用量；ｃ：混凝土比热；ｐ：混凝土密度；Ｆ：混合材用量；Ｑ（ｔ）：为水泥水化热；ｋ：混合材折减系数，对于粉煤灰，可趣ｋ＝Ｏ．２５。

由式（1-2）可知混凝土的最大绝热温升为：

混凝土的温度是由两部分叠加组成，一是混凝土的初始温度，二是混凝土因水化热产生的温升，即：。降低和T都可达到降低混凝土内部温度的目的。

1、对于降低混凝土初始温度可采取对混凝土集料降温，降低混凝土入模温度的办法，具体方法如下：

1）采用预冷混凝土降低混凝土浇筑温度。如使用风冷骨料、水冷骨料和加冰或加冷水拌和相结合等措施，可有效地降低混凝土的出机口温度和混凝土浇筑温度。

2）防止混凝土温度回升。加快混凝土运输及浇筑速度，同时在运输过程中采取保温措施，在浇筑仓喷雾降温，尽量延缓混凝土的温度回升。

3）混凝土浇筑时间选择在气温相对较低的时间段进行，比如夜间和清晨。此时环境温度较低，混凝土从搅拌出机到浇筑的过程当中温度回升相对较慢。

２、由式（1-1）和式（1-2）可以看出要想降低混凝土内部温度，就需要降低单位质量水泥水化放热量，调整配合比，在混凝土强度满足要求的前提下尽量减少单位体积水泥用量W，选择骨料使得混凝土比热c和密度乘积尽量较大，根据以上思路调整混凝土配合比，使用低热水泥，同时掺加各种外加剂和掺和料减少单位体积水泥的用量，从而降低水泥水化热产生的总热量，降低混凝土内部的最高温度。

二、降低混凝土的热膨胀系数

降低混凝土的热膨胀系数也能够降低混凝土因热变形而产生的温度应力。硬化后的混凝土是由水泥石、粗骨料、细骨料以及孔隙中的水所组成，各组成部分的热膨胀率又直接影响到混凝土的热膨胀率，因此研究混凝土配合比对其热膨胀系数的影响是有必要的。

ｌ、单位用水量对热膨胀系数的影响

混凝土内部水份的变化对其热膨胀性能有至关重要的影响。水泥石是多孔质的胶凝体，当温度上升时，除凝胶颗粒热膨胀外，还有混凝土孔隙中水的热膨胀。而水份在混凝土组成材料中的膨胀能力最大，热膨胀系数约为，比水泥石的热胀系数高一个数量级。凝胶水发生的膨胀比其所占空隙还大，从而使凝胶膨胀，并且用水量增大可能导致内部孔隙率较大，毛细管应力的变化对热膨胀的影响明显。因此，混凝土的热膨胀系数很大程度上取决于自身的含水率。

２、浆集比对热膨胀系数的影响

浆集比（或浆骨比）反映了混凝土中水泥浆体与集料体积含量的关系。随着浆集比的增大，热膨胀系数总的趋势是增加的。根据混凝土体积约束条件，浆集比一经给定，集料和浆体的体积含量便随之而定。由于一般集料热膨胀系数小于水泥石，因而集料对混凝土的热变性能起抑制作用。随着浆集比增大，集料的体积含量减小，其抑制作用逐渐减弱，混凝土热膨胀系数增大。但集料的这种抑制作用是以自身的热胀变形小于水泥石的热变形为前提的，如果集料与水泥石的热膨胀系数相差不大，那么这种抑制作用也会减弱。

３、环境相对湿度对热膨胀系数的影响

在湿度为较大的环境下，混凝土的热膨胀系数大；较低的湿度条件下，混凝土的热膨胀受到内外湿度差引起的收缩变形的影响，实际的热膨胀变形是补

偿收缩变形后的净膨胀，因而热膨胀系数较小；混凝土内部的含湿量与环境相对湿度密切相关，当环境相对湿度较大时，虽然收缩变形不大，但水泥石内部含水量较高，受毛细水的张力影响小，从而产生的膨胀变形也较小。

４、水灰比对热膨胀系数的影响

当用水量一定时，热膨胀系数会随着水灰比的增加而减小。此时水灰比增大实质上是水泥用量的减少，即水泥石体积减小，从而混凝土热膨胀系数减小，但随着用水量的减少，这种影响已经不明显。类似地，若水泥用量一定，水灰比的增大实际上是用水量的增大，这与先前讨论的用水量对混凝土热膨胀系数的影响是一致的。

三、降低混凝土内外温差

内外温度不均，内高外低是混凝土早期产生温度裂缝的直接原因。而散热缓慢是混凝土的先天缺陷之一。因此要降低混凝土内外温差就有两个途径：1、帮助混凝土内部降温；2、为混凝土表面保温，防止表面温度下降太快。

1、内部降温

目前帮助混凝士内部降温的行之有效的方法为通水冷却，利用冷却管中冷水与混凝土内部的温度差，使得冷却管中的水被混凝土加热，从而带走混凝土内部热能，达到为混凝土内部降温的目的。水冷过程通常分为一期冷却和二期冷却。一期冷却是指混凝土正在浇筑时就开始进行，以削减水化热温升，冷却时间一般为14天左右。二期冷却是待混凝土水化热散发完毕内部无热源的情况下进行的。

2、分层分块浇筑

对大体积混凝土进行分层分块浇筑能够降低混凝土的体表比。降低混凝土的厚度，加快混凝土自身的热量散发速度，也能对混凝土整体降温起到积极作用。如宜昌长江大桥锚碇大体积混凝土温控措施就是采用了对混凝土分块浇筑的处理方式。

３、外部保温

如果内部降温有困难或当混凝土整体浇筑内部降温效果不明显时，也可以采取外表面保温的措施，使混凝土外表面温度降低减缓，降低内外温差。当混凝土表面温度已经降低而造成内外温差较大，而内部温度很难迅速降低时，应该利用加热设备对混凝土表面加温，比如利用加热毯等。特别是在我国北方冬季施工中对混凝土加热尤为重要。

四、快速提高混凝土早期强度

利用合理的养护措施能够加快混凝土早期硬化速度，混凝土的养护方法可分为物理养护和化学养护两个大类。物理养护包括：1、自然养护；2、蒸汽养护；3干热养护；化学养护主要是利用养护剂对混凝土进行养护。通过有效的养护方法可以使得混凝土水化反应加剧，提高混凝土硬化的速度.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。