大体积混凝土的温度控制

　　物体具有热胀冷缩的性质，混凝土也不例外。物体的温度变化和约束两者兼具才能产生应力。混凝土的温度变化和体积变形主要是由于水泥水化热、环境温度变化、混凝土干缩和自生体积变形等引起，约束主要来自地基对混凝土的约束和混凝土自身质点间的约束。当温度降低或体积收缩受到约束时，混凝土会产生拉应力，由于混凝土抗拉能力较弱，拉应力达到一定程度，混凝土就可能开裂。

　　在水电工程中，大坝及厂房基础等大体积混凝土的这种现象尤为典型。混凝土浇筑后，由于水泥水化热的影响，大体积混凝土热量不易散发，温度很快上升，受外界气温影响，一段时间后混凝土温度又逐渐降低。受地基约束影响，混凝土温升过程中产生压应力，温降过程中产生拉应力，在此过程中，混凝土存在开裂的风险。

　　大体积混凝土的裂缝一般分为表面裂缝、深层裂缝及贯穿性裂缝。因为贯穿性裂缝切断了结构断面，破坏了结构整体性，其危害性较严重，必须加以控制。深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定的危害性，而表面裂缝危害性较小，但也影响结构的耐久性和使用寿命。

　　混凝土温度控制是指在设计、施工和运行中采取措施，控制和调节混凝土温度变化和温度梯度，以防止混凝土温度裂缝。大体积混凝土是否发生温度裂缝，取决于混凝土温度应力及其抗裂能力，温度应力的大小与各类温差的大小有关，即基础温差、内外温差和新老混凝土温差，如果这些温差同时满足设计指标，则可以避免混凝土裂缝。

　　温差的设计指标，又称温度控制标准。基础温差是指基础约束范围（浇筑块长边的0.4倍）内，混凝土的最高温度与该部位稳定温度（或准稳定温度）之差。内外温差是指混凝土内部最高温度与混凝土表面温度之差。新老混凝土温差是指老混凝土以上高度0.25L范围内的混凝土最高平均温度与开始浇筑混凝土时下层混凝土的平均温度之差。温度控制标准要根据混凝土的抗裂能力确定。

　　温度控制设计是大体积混凝土设计的重要组成部分，主要内容包括：收集基础资料（包括气象资料、混凝土原材料资料、相关设计成果、混凝土试验资料等），根据设计要求，优选混凝土原材料，优化混凝土配合比及其性能；确定温控设计参数取值；进行稳定温度场和准稳定温度场计算；明确混凝土温度控制标准；确定混凝土浇筑温控方案；混凝土表面保护和养护措施；通水冷却措施；特殊气象条件下的温控要求以及施工期温度测量等。

　　混凝土温度控制的措施主要有：采取预冷措施（风冷或水冷粗骨料、冷水或加冰拌）以控制混凝土出机口温度，混凝土运输过程中加强隔热保温（包括胶带机、塔带机加遮阳棚等），仓面喷雾，调整混凝土配合比、浇筑层厚和间歇期，控制相邻坝块高差以及大坝最高、最低坝段高差，混凝土内部埋设冷却水管进行通水冷却，表面保护和养护等。

　　随着我国水电事业的进一步发展，尤其是一批大型、特大型混凝土重力坝、拱坝的兴建，大体积混凝土温度控制设计理论得到了很大的发展，并积累了丰富的经验和大量的实测资料。近年来，为尽可能减少高强度等级混凝土的裂缝，糯扎渡、锦屏一级、溪洛渡等工程的大断面地下洞室重要部位衬砌结构混凝土、泄洪洞等高速水流区抗冲磨混凝土等，也增加了通水冷却等温控措施，对减少混凝土温度裂缝起到了良好效果。

　　水电顾问集团  常作维/供稿