大体积混凝土水化热的解决

谢佳桃+刘欣怡

摘 要：建筑物高度和体积的不断扩大，大体积混凝土的运用愈加频繁，人们对其质量要求也越来越高。大体积混凝土的水化热是施工中一个需要控制的重要的要点。大量的水化热会导致混凝土开裂，这会严重影响到混凝土的使用性能。通过对开裂原因的分析，本文针对性的提出如何减小水化热对混凝土的破坏。

关键字：大体积混凝土；温度裂缝；裂缝控制措施

1 引言

随着我国的基础建设的发展，大体积混凝土广泛应用于各种超大建筑、大坝、桥墩、锚定以及超大型桥梁结构当中。在运用于这些建筑当中时，安全、经济是必须要考虑到的因素，同时由于大体积混凝土在结构中一般都会充当重要受力或传力部位，因此它的质量尤为关键。

2 大体积混凝土使用中存在的問题

混凝土是由水泥、砂石、水和各种外掺剂混合而成的一种性状较为稳定的混合物。在其凝结的过程中内部会发生水化反应，这会产生大量的热量：小体积混凝土由于传热路径较短，对水化热的反应不强烈，而大体积混凝土因为厚度大、传热慢等原因，导致混凝土会因为受到拉应力而开裂。

在施工的时候，大体积混凝土对整体性要求高，同时必须满足强度、刚度、稳定性和耐久性要求，故其施工难度也较大。本文主要研究因水泥水化热而产生裂缝这一问题。

3 裂缝的产生机理[1]

混凝土是抗压材料，其抗拉能力很弱，因此一旦有拉应力作用在混凝土上，就很有可能导致混凝土开裂。水泥的水化放热会导致混凝土产生温度应力而拉裂混凝土。

大体积混凝土的开裂主要是由下面两个因素引起的：（1）大体积混凝土由于水泥水化产生的热量引起的温度差；（2）内部约束及外部约束对混凝土变形的影响温度差是温度应力的起因。混凝土中的水泥在凝结的过程中会发生水化反应，在水化反应的过程中会散发大量的热。在混凝土的表面，由于与外界环境距离很近，故散热速率较快，热量可迅速散发到空气中，保持混凝土表面温度与外界保持一致；而在混凝土内部，砼的散热性很差，与外界距离又很大，内部热量不易散发出去，故在大体积混凝土内部和外部会形成较大的温差。

约束分为内部约束和外部约束。混凝土的内部和外部具有较大温差，这种温度分布不均匀会导致各部分变形不一致，从而会产生内部约束。大体积混凝土从内到外温度是逐渐降低的，内部温度高，变形就较大；外部温度较低，变形就较小。这样会造成内部膨胀，而外部约束内部的膨胀，就会在混凝土表面产生拉应力，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，就会在混凝土表面产生大量裂缝。这是由于混凝土内温度不均匀导致的裂缝。

外部约束一般是出现在浇筑后六七天时，这时混凝土水化反应基本完成，内部的热量慢慢往外散失，在此过程中伴随着水分的蒸发，混凝土就会产生收缩，但由于支座约束着混凝土不能自由收缩，就会产生收缩应力，此应力为拉应力。当拉应力大于混凝土的抗拉强度时就会产生较大的裂缝。

于是我国在2009年11月颁布的《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009），其中对大体积混凝土施工过程中温控指标提出了下列规定[2]：

1.混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50℃。

2.混凝土浇筑体的里表温差（不含混凝土收缩的当量温度）不宜大于20℃。

3.混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2.0℃/d。

4.混凝土浇筑表面与大气温差不宜大于20℃。

4 减小裂缝的措施

4.1 采用合理的混凝土配合比

合理配置混凝土配合比。混凝土中产生水化热和发生收缩的都是水泥，因此在混凝土（尤其是高等级混凝土）中水泥的含量越少产生的水化热也就越少，也就能更好的防止混凝土开裂，因此尽量选用高等级的水泥来减少其用量。

同时在选择水泥时，选择水化热低、初凝时间长来降低水化放热总量和延缓降温过程。

往混凝土中添加外掺剂，尽量减少单位体积混凝土的用水量，严格控制水灰比，延长混凝土达到最高温度的时间。[3]

4.2 预埋冷水管道

在混凝土浇筑前预埋冷水管道，在混凝土凝结的时候往里面通冷水来带走水化热，降低内外温差。

4.3 在底座添加砂石垫层

在大体积混凝土做地基的时候在下方布置一层卵石层和一层砂垫层，以此来形成一个垫层，在一定程度上解决了混凝土的滑动问题，减轻外部约束力。

4.4 做好后期养护工作

混凝土的后期养护主要有保温、保湿工作。保持混凝土外表面温度，避免内外温差过大；每天做好保湿养护，减少混凝土内部水分的散发，减小混凝土的收缩。

5 结语

混凝土是工程质量最基础的保障，因此防止混凝土开裂是必须做好的一项硬性指标。但在实际工程中，混凝土的开裂是常有的事，因此更进一步的采取采取措施来防止混凝土的开裂是有研究意义的。

参考文献

[1]江昔平，王社良，段述信.超大体积混凝土温度裂缝产生机理分析与抗裂控制新对策 [J].混凝土.2007，12：98-101

[2]GB50496-2009，大体积混凝土施工规范[S].北京：中国计划出版社，2009

[3]付春辉.大体积混凝土基础水化热分析[J].北方交通.2016，12：54-58