摘要：本文介紹了水下大體積混凝土澆筑施工防裂技術(shù)，通過(guò)原材料的科學(xué)選用、混凝土配合比的合理設(shè)計(jì)，以及施工中的溫度控制措施，成功解決了溫度裂縫的難題。
　　關(guān)鍵詞：水下大體積混凝土，澆筑，溫度裂縫，配合比，溫度控制
　　1前言
　　水下大體積混凝土在大型橋梁、大型碼頭、大型水壩等現(xiàn)代工程建設(shè)中占有重要的地位，因此，這些大體積混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的優(yōu)劣就顯得相當(dāng)重要。然而，大體積混凝土結(jié)構(gòu)厚、體形大、鋼筋密、混凝土用量多、工程條件復(fù)雜，在施工質(zhì)量的控制上難度非常大，尤其是水泥水化過(guò)程中釋放的大量水化熱引起的溫度變化和混凝土收縮而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，經(jīng)常導(dǎo)致水下大體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，已成為大體積混凝土澆筑施工的一個(gè)質(zhì)量通病。裂縫對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)安全的危害很大，嚴(yán)重的裂縫會(huì)惡化結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定，破壞其整體性和抗?jié)B性，加速混凝土碳化和溶蝕，影響到結(jié)構(gòu)的安全使用，輕微的裂縫也會(huì)影響結(jié)構(gòu)的耐久性，有的還會(huì)發(fā)展成為嚴(yán)重的裂縫。由此可見(jiàn)，溫度裂縫的控制和預(yù)防是保證水下大體積混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵。
　　2水下大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因
　　水下大體積混凝土多數(shù)要求一次連續(xù)澆筑完畢，不允許留施工縫，整體性要求高，澆筑后水泥的水化熱量大，由于體積大，水化熱聚積在內(nèi)部不易散發(fā)，澆筑初期混凝土內(nèi)部溫度顯著升高，而表面散熱較快，這樣形成較大的內(nèi)外溫差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，而表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，由于初期混凝土強(qiáng)度很低，當(dāng)上述溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致裂縫。澆筑后期混凝土內(nèi)部逐漸散熱冷卻產(chǎn)生收縮時(shí)，由于受到基底或已澆筑的混凝土的約束，接觸處將產(chǎn)生很大的剪應(yīng)力，在混凝土正截面形成拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土當(dāng)時(shí)齡期的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生裂縫，甚至?xí)�貫穿整個(gè)混凝土斷面，由此帶來(lái)嚴(yán)重的危害。另外，混凝土澆筑不連續(xù)，間歇時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致在新老混凝土之間出現(xiàn)薄弱層面，在溫差作用下，新混凝土的收縮變形受到老混凝土約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，由此出現(xiàn)約束裂縫。
　　3水下大體積混凝土澆筑的溫度控制措施
　　大體積混凝土在硬化期間，大量釋放的水泥水化熱導(dǎo)致混凝土中心區(qū)域溫度升高，這是大體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度裂縫的原因，解決大體積混凝土溫度裂縫的關(guān)鍵是溫度控制，所以在施工過(guò)程中應(yīng)采取溫度控制措施，防止裂縫的產(chǎn)生。
　　⑴大體積混凝土澆筑前的熱功計(jì)算
　　為保障水下大體積混凝土的澆筑質(zhì)量，澆筑前必須對(duì)混凝土水化熱進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)計(jì)算預(yù)估大體積混凝土內(nèi)部溫度及內(nèi)外溫差，預(yù)先做好溫度控制預(yù)案工作。
　　混凝土水化熱絕熱溫升計(jì)算公式：
　　混凝土內(nèi)部實(shí)際最高溫度計(jì)算公式：
　　混凝土表面中心溫度計(jì)算公式：
　　⑵混凝土原材料的選用及配合比的控制
　　混凝土配合比的合理性不僅僅影響到混凝土自身強(qiáng)度要求，還會(huì)影響澆筑時(shí)的泵送要求、坍落度、和易性等，以及混凝土澆筑后的水化熱產(chǎn)生的多少，特別是大體積混凝土水化熱的控制將影響到混凝土的裂縫控制進(jìn)而影響整個(gè)大體積混凝土的質(zhì)量。
　　①科學(xué)選用水泥。在大體積混凝土澆筑中，混凝土溫度的升高主要因素是水泥產(chǎn)生的水化熱，水泥水化過(guò)程中放出大量的熱，且主要集中在澆注后的7d左右，水化熱溫升主要取決于水泥品種、水泥用量及散熱速度等。因而，在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下，盡可能采用水化熱低、安全性好和凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)的水泥，可選用礦渣硅酸鹽水泥，以減低水泥所產(chǎn)生的水化熱。如要采用高水化熱的水泥，就必須采取相應(yīng)措施延緩水化熱的釋放。
　　②砂石料的級(jí)配要合理。細(xì)骨料是混凝土中影響較為敏感的原材料，直接影響混凝土的和易性和強(qiáng)度，偏粗則和易性差、泌水大，偏細(xì)則含泥多比表面積大，細(xì)度模數(shù)要控制在2.6-2.9之間，同時(shí)0.315mm篩孔通過(guò)量不應(yīng)小于15％，0.16mm篩孔通過(guò)量不應(yīng)小于5％。含泥量控制在2％以下。粗骨料的選擇應(yīng)優(yōu)先選用熱膨脹系數(shù)小的骨料，并強(qiáng)調(diào)骨料的連續(xù)級(jí)配，盡量用粒徑大、比表面積小、空隙率也比較小并具有足夠強(qiáng)度的優(yōu)良骨料，這樣可以提高骨料在混凝土中的所占體積，提高混凝土的密實(shí)性，并可以節(jié)約水泥降低水化熱和減少用水量，而且石塊本身也具有吸收發(fā)熱量的功能，能使水化熱進(jìn)一步降低，同時(shí)混凝土的收縮和泌水也隨之減少。
　　③摻加摻和料。摻加適量的混凝土用摻和料（如磨細(xì)粉煤灰）和外加劑（如緩凝劑、減水劑），從而減少水泥用量，改善混凝土和易性，對(duì)降低溫升、減小收縮也具有良好的效果，從而提高其抗裂性。
　　④做好混凝土配合比的試配工作。根據(jù)試驗(yàn)室試配資料，對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)情況（或預(yù)拌廠拌制現(xiàn)場(chǎng)）砂、石料含水率、含泥量等與試驗(yàn)室試配原材料的差別，適當(dāng)調(diào)整混凝土配比，滿足實(shí)際混凝土拌制要求，以達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。合適的配合比應(yīng)使混凝土具有足夠的可塑性和粘聚性，易于在導(dǎo)管中流動(dòng)而又不易離析。水下混凝土坍落度為15-20cm。
　　⑤盡可能降低混凝土溫度。混凝土要用料搭棚遮蓋，避免日光曝曬，高溫時(shí)用冷卻水拌合，降低混凝土入倉(cāng)溫度。
　　⑶混凝土的運(yùn)輸
　　在澆注前，停止其他結(jié)構(gòu)物的混凝土澆注施工，為大體積混凝土澆注施工備料。混凝土拌合采用拌合站集中拌制，要冷卻骨料，降低混凝土拌和溫度，專門(mén)混凝土運(yùn)輸車輸送，并盡量縮短混凝土的泵送距離。混凝土運(yùn)至澆筑地點(diǎn)后，澆筑前應(yīng)記錄每車混凝土現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)塌落度，不合格的退回?cái)嚢枵尽Ｊ┕�澆筑時(shí)混凝土不離析、不分層，組成成分不發(fā)生變化，并符合施工必需的稠度。
　　4水下大體積混凝土施工方法的控制
　　水下大體積混凝土通常采用直升導(dǎo)管法澆筑，操作階段相對(duì)來(lái)說(shuō)并不復(fù)雜，但要嚴(yán)格按照預(yù)定計(jì)劃和施工方案進(jìn)行澆筑，定時(shí)定點(diǎn)測(cè)溫，做好溫度控制工作。
　　①控制入模溫度。選擇較適宜的氣溫澆筑大體積混凝土，盡量避開(kāi)炎熱天氣澆筑，可充分利用日低溫區(qū)段施工，降低混凝土的入模溫度，混凝土入模溫度應(yīng)控制在28℃以內(nèi)。
　　②水平分層澆筑。根據(jù)澆注后混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)情況和初凝時(shí)間，采用分層連續(xù)澆筑，每層厚度控制在30cm左右，最厚位置不超過(guò)40cm，以加快熱量散發(fā)，降低混凝土內(nèi)部的溫度峰值，并可使溫度分布較均勻。必須在下層混凝土初凝前完成上層混凝土的澆注，否則外表上下層由于混凝土凝結(jié)速度不一致而出現(xiàn)施工縫。
　　③控制澆筑速度。適當(dāng)控制混凝土的灌注速度，盡量減小新老澆筑混凝土的溫差。在開(kāi)澆階段通過(guò)導(dǎo)管澆筑混凝土堆腳高度不宜小于0.40m，以便導(dǎo)管口能埋在混凝土內(nèi)的深度不小于0.3m。
　　④控制內(nèi)外溫差。加強(qiáng)混凝土內(nèi)外測(cè)溫監(jiān)測(cè)工作，將差改度嚴(yán)格控制在25℃內(nèi)，在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部埋設(shè)冷卻水管和測(cè)溫點(diǎn)，通過(guò)冷卻水循環(huán)，降低混凝土內(nèi)部溫度，減小內(nèi)表溫差，通過(guò)測(cè)溫點(diǎn)測(cè)量，掌握內(nèi)部各測(cè)點(diǎn)溫度變化，以便及時(shí)調(diào)整冷卻水的流量，控制溫差。冷卻循環(huán)水管采用黑鐵管，埋設(shè)在混凝土澆筑層的中心位置稍靠下。每層水管的進(jìn)、出水口相互錯(cuò)開(kāi)，且出水口有調(diào)節(jié)水閥和測(cè)流量設(shè)備。冷卻水供給采用潛水泵集中供水。
　　5結(jié)語(yǔ)
　　為防止和控制水下大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑后產(chǎn)生溫度裂縫，必須優(yōu)先選用水化熱低的水泥，摻入適量的粉煤灰，降低水泥用量，嚴(yán)格控制混凝土的配合比，施工過(guò)程中要合理降低澆筑速度和減小澆筑層厚度，澆筑后要進(jìn)行測(cè)溫，隨時(shí)掌握大體積混凝土內(nèi)的溫度變化，以便及時(shí)調(diào)整降溫及養(yǎng)護(hù)措施，將大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)，降低混凝土的溫度應(yīng)力，有效控制有害裂縫的出現(xiàn)。    期刊論文網(wǎng)