混凝土浇筑过程中温度裂缝控制方法

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徐文涛

岳阳市交通公路工程建设有限公司 湖南岳阳 414000

摘要

混凝土浇筑过程中,温度裂缝是影响工程质量的关键问题。本文主要论点为:通过优化原材料选择、改进施工工艺及加强温度监测等综合措施,可有效控制混凝土浇筑中的温度裂缝。在原材料方面,合理选用水泥品种与骨料,降低水泥水化热。施工工艺上,控制浇筑温度、分层分段浇筑并加强振捣。同时,借助先进监测技术实时掌握混凝土内部温度变化。实践证明,这些综合手段能显著减少温度裂缝产生,提升混凝土结构的稳定性与耐久性。


关键词

混凝土浇筑;温度裂缝;原材料;施工工艺;温度监测

正文


引言

混凝土作为现代建筑中不可或缺的材料,其浇筑质量至关重要。在浇筑过程里,温度裂缝宛如隐藏的 “杀手”,时刻威胁着建筑结构安全。想象一下,雄伟的桥梁、高耸的大厦,若因温度裂缝而出现隐患,后果不堪设想。那么,究竟该如何有效控制混凝土浇筑时的温度裂缝呢?接下来,让我们一同探寻其中的奥秘,从多个关键方面找到应对之策。

一、混凝土浇筑中温度裂缝产生的根源剖析

在混凝土浇筑进程里,温度裂缝的出现受多种复杂因素交织影响。水泥作为混凝土的关键组分,其水化反应是温度裂缝产生的重要诱因。水泥水化时会释放大量热量,致使混凝土内部温度迅速攀升。特别是在大体积混凝土浇筑中,内部热量难以快速散发,形成较大的温度梯度。随着时间推移,混凝土内部高温区域持续膨胀,而外部相对低温区域则限制其膨胀,由此产生的温度应力一旦超过混凝土的抗拉强度,便极易引发裂缝。

混凝土自身的热学性能也在温度裂缝的形成中扮演重要角色。不同类型的水泥,其水化热释放速率和总量存在显著差异。低热水泥水化热释放缓慢且总量较低,能有效降低温度裂缝风险;而普通硅酸盐水泥水化热释放集中且量大,增加了裂缝产生几率。此外,骨料的热膨胀系数对混凝土整体热变形有重要影响。若骨料与水泥浆体热膨胀系数相差过大,在温度变化时两者变形不一致,会在界面处产生应力集中,促使裂缝萌生。施工环境的温度与湿度条件同样不可忽视。当外界环境温度较低时,混凝土表面热量散失快,与内部形成较大温差,表面收缩受内部约束产生拉应力,导致裂缝出现。湿度方面,若混凝土浇筑后养护不当,表面水分快速蒸发,会使混凝土收缩加剧,进一步增大温度裂缝产生的可能性。同时,混凝土浇筑过程中的约束条件,如基础的约束、模板的限制等,阻碍混凝土自由变形,在温度变化时产生附加应力,为温度裂缝的形成创造条件。

二、应对混凝土浇筑温度裂缝的有效策略

为有效应对混凝土浇筑过程中温度裂缝问题,可从多维度采取切实可行的策略。在原材料选用环节,应着重考虑水泥品种的优化。优先选用低热水泥,其水化热释放缓慢且总量少,能显著降低混凝土内部升温幅度。例如,矿渣硅酸盐水泥相较于普通硅酸盐水泥,在水化过程中可减少大量热量产生。同时,合理搭配骨料对控制温度裂缝也至关重要。选用热膨胀系数与水泥浆体相近的骨料,可降低温度变化时因两者变形不协调产生的应力集中。优质骨料还能增强混凝土的密实度与抗裂性能,如质地坚硬、级配良好的碎石是较为理想的选择。

在原材料降温处理方面,对骨料喷水冷却时,常采用高压喷雾装置,细密的水珠均匀喷洒在骨料表面,水分蒸发带走大量热量,高效降低骨料温度。拌合水预冷可借助制冷机组,将水温降至 5℃左右,以此显著拉低混凝土入模温度。分层分段浇筑时,根据混凝土构件的形状与尺寸规划浇筑区域,相邻段的浇筑间隔需控制在混凝土初凝时间内,确保层间有效结合。浇筑厚度依据混凝土配合比、浇筑环境温度等因素确定,当采用低热水泥且环境温度适宜时,厚度可适当接近 500mm 上限;若水泥水化热高、环境温度较高,则适当减小厚度至 300 - 400mm。

振捣环节中,选用合适功率的振捣棒,插入点呈梅花状均匀分布,振捣时间以混凝土表面不再出现气泡、泛浆为准,一般每次振捣持续 20 - 30 秒。振捣棒插入深度应超过下层混凝土 50 - 100mm,确保上下层混凝土紧密结合,有效提升混凝土整体强度,减少内部孔隙,全方位降低温度裂缝产生风险。

温度监测环节中,预埋的温度传感器采用高精度热敏电阻元件,通过导线连接至数据采集系统。这些传感器依据惠斯通电桥原理工作,温度变化引起电阻改变,进而精准反馈混凝土内部不同深度、不同区域的温度值,数据采集频率可达每分钟一次,实现实时、动态监测。冷却水管多采用导热性良好的薄壁钢管,以蛇形或棋盘状均匀布置在混凝土内部。当监测到温度过高时,循环水泵启动,冷水在管内流动,利用热传导将混凝土内部热量高效带出。保湿养护时,土工布具有良好吸水性与保水性,能持续为混凝土表面供水,养护剂则在表面形成一层致密薄膜,双管齐下,有效降低水分蒸发速率,抑制混凝土因失水产生的收缩。低温环境下,包裹棉被利用其良好隔热性能,减少热量散失;搭设暖棚则通过内部加热设备,营造相对稳定温暖小环境,使混凝土内外温差始终控制在安全范围内,全方位保障混凝土质量。

三、混凝土浇筑温度裂缝控制成效回顾

对混凝土浇筑温度裂缝控制成效的回顾,能清晰展现采取系列措施后的积极变化。在裂缝数量与宽度控制上,成效显著。通过优化原材料选择,采用低热水泥与适配骨料,配合科学施工工艺及精准温度监测养护,混凝土结构表面裂缝数量大幅减少。在过往未重视温度裂缝控制的工程中,每百平方米可能出现数十条裂缝,而实施有效控制策略后,同等面积裂缝数量可降低至个位数,且裂缝宽度也得到严格限制,多数控制在 0.1 毫米以内,远低于规范允许的有害裂缝宽度标准,极大提升了混凝土外观质量。

从结构性能角度看,温度裂缝控制有力保障了结构的耐久性。以往因温度裂缝,水分与侵蚀性介质易渗入混凝土内部,加速钢筋锈蚀,缩短结构使用寿命。如今,得益于有效控制,混凝土内部结构完整性得以维持,钢筋得到良好保护。经耐久性检测,混凝土保护层碳化深度减缓,氯离子渗透量降低,结构预期使用寿命大幅延长,对于重要建筑结构,设计使用年限可从原本受裂缝影响的 50 年左右,提升至 70 年甚至更久,确保了建筑长期安全稳定运行。

在维修成本降低层面,以往因温度裂缝频发,建筑结构每隔数年便需进行大规模维修。以一座中型商业建筑为例,未控制裂缝时,每 5 年用于结构加固的费用高达数十万元,表面修复费用也颇为可观。实施裂缝控制措施后,维修周期可延长至 15 - 20 年,单次维修费用大幅下降,降幅达 60% - 80%,长期来看,节省的维修资金十分惊人。从结构耐久性提升带来的效益看,因裂缝得到有效控制,建筑结构使用寿命显著延长。原本设计使用年限为 50 年的建筑,在良好的裂缝控制下,有望达到 70 年甚至更久。这意味着大规模重建或翻新次数大幅减少,一座城市中众多建筑累积起来,可节约大量建筑材料,如钢材、水泥等,同时减少建筑垃圾排放,降低对环境的污染,实现资源高效利用与环境保护的双重效益,在经济与社会层面均收获巨大回报。

结语:

混凝土浇筑温度裂缝控制工作成果斐然。通过优化原材料、改进施工工艺及加强监测养护,裂缝数量与宽度显著降低,结构耐久性大幅提升,经济效益也十分可观。展望未来,应持续深化对温度裂缝形成机制的研究,进一步完善控制策略,探索更高效、环保的新材料与新技术,为混凝土工程质量提升提供更坚实保障,推动建筑行业向更高质量方向稳健发展。

参考文献:

[1] 吴学礼,高小建。大体积混凝土施工中温度裂缝的控制 [J]. 建筑技术,2018,49(5):530-532.

[2] 张雄,黄士元。高性能混凝土原材料与配合比设计 [J]. 混凝土,2017,(8):1-5.

[3] 贾福萍,丁建彤。大体积混凝土施工温度监测与裂缝控制 [J]. 建筑科学,2016,32(11):114-118.

作者简介:徐文涛,男(1987-08),汉族,湖南岳阳,中级工程师,本科学历,主要研究方向建筑工程。

 

 


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