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1、 大体积混凝土温度裂缝施工控制探讨大体积混凝土温度裂缝施工控制探讨张春刚（潍坊学院，山东 潍坊 261061） 摘要摘要：在现代建筑施工过程中，经常会出现大体积混凝土施工，控制温度变形裂缝的发生成为混凝土质量控制的重要一环。本文从混凝土结构配筋、混凝土材料配合比优选、混凝土浇筑及养护、混凝土内外温控等措施入手，采用综合治理措施来控制混凝土温度收缩应力产生的裂缝，并对该施工工艺进行介绍，对其工艺提供必要的计算实例，为今后大体积混凝土施工提供借鉴。 关键词关键词：大体积混凝土 施工技术 温度裂缝 控制在最近的行业规范普通混凝土配合比设计规程 （JGJ552000）中，对大体积混凝土定义是：混凝土结
2、构物实体最小尺寸等于或大于 1m,或预计因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。现在随着国民经济的发展,建筑规模的不断扩大，各种高层建筑越来越多，大多数结构形式采用钢筋混凝土框架或框剪结构，基础大多采用筏基、箱基等混凝土。因此这类混凝土都在行业规范的大体积混凝土范围之内。这种大体积混凝土具有结构厚、体积大、混凝土数量多、工程条件复杂、施工技术要求高等特点。在工程实践中，它除了必须满足强度、刚度、整体性和耐久性的设计要求外，还必须有专业技术手段来调节内外温差，控制温度变形裂缝的发展。这已成为大体积混凝土质量控制的关键。从裂缝的形成机理来看，大体积的混凝土开裂，主要是混凝土承受的内部
3、应力和混凝土本身的抗拉强度之间矛盾发展的结果。因此为了控制大体积混凝土裂缝，就必须尽最大可能提高混凝土本身抗拉强度性能和降低内部应力（特别是温度应力） ，抗拉强度主要取决于混凝土的强度等级及组成材料，所以保证抗拉强度的关键在于原材料的优选和配合比的优化，降低内部应力主要通过控制内外温差来实现。基于上述原因，提出从以下几个方面采取控制措施：一：结构设计方面在图纸设计时，应建议设计人员在配筋率不变的情况下，尽量减小构造钢筋直径、加密钢筋间距；采用中低强度混凝土，尽量利用混凝土后期强度（60d或 90d） ，以便延迟温度峰值。因为大体积混凝土充分利用混凝土 60 天或 90 天强度，可较大幅度地减低
4、水泥用量，降低混凝土水化热，又比较经济，降低混凝土成本。二： 混凝土配合比优选为了有效控制裂缝，降低混凝土内部水化热、减小内外温差(小于 25 oC)，原材料按如下原则选用：（一）水泥：优先采用收缩性小、高标号的 42.5R 普通硅酸盐水泥，并且在保证强度）的基础上尽量减少水泥用量。在满足设计和混凝土可泵性的前提下，42.5R 普通硅酸盐水泥用量控制在 360kg/m3 左右，以便从根本上降低混凝土最高温升，从而降低混凝土所受的内部应力。 （二）骨料：选用 5-31.5mm 连续级配碎石，含泥量 1.0%以下，泥块含量为0.3%以下，针片状含量为 5.7%以下。按照国家标准 GB50204-2
5、002 验收标准，选用中砂，细度模数为 2.6，含泥量 1.2%以下，泥块含量为 0.5%以下，并且在满足混凝土和易性的前提下尽量降低砂率。（三）粉煤灰：选用级分选粉煤灰，掺加 10%超量代替水泥，充分利用粉煤灰的形态效应、火山灰效应、微集料效应，从而大大降低混凝土的水化热，改善混凝土的和易性，增强混凝土的耐久性和后期强度。粉煤灰性能要求可按下表选择。细度（%）烧失量（%）三氧化硫含量（%）7.06.360.43（四）外加剂：可根据设计要求，混凝土中掺加一定用量外加剂，如防水剂、减水剂、缓凝剂、膨胀剂等等。特别是膨胀剂：选用 PNC 膨胀剂，掺量 8%等量代表水泥，即可以降低水泥用量降低水化热
6、，而且可以补偿混凝土收缩产生自应力，抵消结构由于干缩、冷缩、化学收缩产生的拉应力，从而防止或减少收缩裂缝的出现，使混凝土更加致密，提高混凝土的抗渗性。另外外加剂中的糖钙成分能提高混凝土的和易性；使用水量减少 20左右；水灰比可控制在0.55 以下；初凝延长到 5h 左右,有效降低混凝土前期收缩。三 、混凝土施工（一）混凝土坍落度的控制 混凝土坍落度的大小，取决于混凝土拌和时用水量的多少，与水灰比成正比，水灰比是混凝土拌和时影响强度的关键指标，因此为不影响混凝土强度，防止混凝土产生裂缝，保证大体积混凝土防渗开裂，并且在施工中保证良好的施工性能，必须严格控制生产混凝土的坍落度。根据施工经验，混凝土
7、配合比设计时施工坍落度确定为 12020mm 左右，水灰比为 0.55。南方地区的雨水量较大，砂石中含水率又不固定，所以在生产混凝土拌合物时，要随时测定混凝土坍落度，严格控制坍落度上限。（二）混凝土入模温度控制及测温措施首先计算混凝土中心水化热峰值：举例假设混凝土强度等级设计为 C30、抗渗等级为 P8,经试配混凝土单位水泥用量为 338kg/m3,则根据下列公式，混凝土中心水化热峰值计算为：Tmax=W*Q/(C+r)=338*84/(0.2375*2380)=50.3因为混凝土于散热条件下，考虑混凝土表面的散热，散热系数为 0.7，故大型混凝土的水化热温度为 Tmax=0.7*50.335
8、.2。考虑到混凝土的入模温度，设定春秋季施工，混凝土的入模温度确定为 18，因此混凝土的中心水化热温度最高应为：Tmax=35.2+1853.2。在施工现场中，可以根据上式，结合当时具体情况，进行热峰值计算。从计算过程来看，混凝土内部的水化热出水泥自身条件外，入模温度也是混凝土水化热高低的关键因素。 因此高层建筑最好选在春秋季开工，这样在基础混凝土浇筑时，可以自然降低混凝土的入模温度。如果在夏季施工，应采取人工措施降低入模温度，浇筑时最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒，施工过程中应对碎石洒水降温（但此时应注意砂石含水率变化） ，保证水泥库通风良好，自来水可预先放入地下蓄水池中降温。在冬季施工时，
9、可以在混凝土搅拌前对原材料进行预热，混凝土拌合物的出机温度应控制不宜低于 10,入模温度不得低于5。（三）浇筑混凝土时，根据泵送大体积混凝土的特点，采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序渐进，一次到顶”的方法。这种自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能较好地适应泵送工艺，避免混凝土输送管道经常拆除、冲洗和接长，从而提高泵送效率，简化混凝土的泌水处理，保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。根据混凝土泵送时自然形成一个坡度的实际情况，在每个浇筑带的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土出料口，主要解决上部混凝土的振实；由于底层钢筋间距较密，第二道布置在混凝土坡脚处，以确保下部混凝土密实。随着浇筑的推
10、进，振动器也相应跟上，以确保整个高度上混凝土的质量。由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚，故浇筑结束后在混凝土初凝前每隔半小时，对已浇筑的混凝土进行二次振捣，增强混凝土密实度，提高其抗裂性。初凝前用木抹子抹平、压实，进行二次抹搓，以闭合表面收缩裂缝。两侧模板下口预留出水口，以排出混凝土振捣时在斜坡底部及模板出现的大量泌水。（四）设置测温孔，定专人、定时、定仪器，每天测试三次，即早、中、晚各一次，随时了解混凝土中心温度与混凝土结构物表面温度之差，用测试的温度来指导养护保温，控制混凝土表面温度，防止混凝土结构物表面温度散失快而引起内外温差裂缝，内外温差控制在 25以内。另外在混凝土易裂缝部位埋设应力
11、应变传感片，直接测试拉应力，以便更直接控制混凝土（调节保温保湿养护条件，保证温度梯度） ，确保混凝土不产生裂缝。还可以在基础面筋上加设铁丝网或小直径钢筋网，使混凝土提高表面抗裂性（中间温度筋可去掉） 。由于钢筋是热的良导体，易产生大的温度梯度，这是裂缝产生的一个主要环节，施工时加强插筋位置的振捣，加强初凝前的抹压，以消除初期裂缝，并加强早期养护，提高混凝土抗拉强度。（五）浇筑完毕后，达到终凝前，12 小时内浇水养护，做好蓄水养护，并且尽快回填土-土是混凝土最好的养护材料之一。目前这是混凝土保温保湿养护的最有效方法，对预防裂缝是非常有益的。另外及时在混凝土上表面覆盖一层塑料薄膜，再覆盖草袋子，侧
12、面同上，进行保温保湿养护。覆盖厚度依据理论计算和实际情况适当调整，控制混凝土内外温差值。夏季，必须保持塑料薄膜下始终有凝结水，使混凝土表面处于潮湿状态。春季，由于气候比较干燥，一是混凝土表面的水分蒸发发生在混凝土早期失水容易产生混凝土的干缩裂缝；二是由于气温时高时低，昼夜温差大，故还需要在混凝土表面草袋或麻袋进行洒水养护；而在冬季，混凝土养护时间，一般选在上午 10 点后，下午 4 点前进行，防止养护水过冷降低混凝土表面温度而造成温差过大产生裂缝。举例介绍混凝土养护材料覆盖厚度计算，因为从技术要求上规定，混凝土内外温差不大于 25。按上面已有计算结果，混凝土中心最高温度为 53.2。因此混凝土
13、表面温度应控制为：T=Tmax-25=53.2-25=28.2。混凝土表面保温材料厚度按下式计算：=0.5H(T2-Tg)/( c(Tmax-T2)计算时取值：H=1.5m 0.14 c2.3 T2=29 Tmax=54 Tg=15 K=1.6 则 0.5*1.5*0.14*（2915）（2.3*（5429） ） *1.60.04m经过计算为 40mm 厚，需要覆盖两层草袋（60mm） ，如果冬季施工，不宜浇水，只是在混凝土收光后，在混凝土表面先覆盖一层塑料膜，再在塑料膜上覆盖一层草袋即可满足要求。四、总结温度收缩裂纹一直是困扰高层建筑大体积混凝土基础施工的难点，在大体积混凝土施工中，应用混凝土结构的温度控制理论，优化混凝土配合比，优化原材料选用，根据气温情况掺加各种复合型高效减水剂、粉煤灰、膨胀剂,大幅度降低混凝土水化热，采用综合的温控施工措施对混凝土温升与内表温差进行实测，选择合适的保温保湿养护方式，达到控制大体积混凝土内部热峰值及收缩裂缝的作用，使混凝土内外温差小于 25，同时采取相应手段提高混凝土抗拉强度，可以有效防止裂缝的出现。
