淺談冬期大體積混凝土溫度裂縫的控制

摘 要：在冬期施工過程中，施工單位只要在原材料的選用、配合比的確定、砼內(nèi)部及表面的測溫、降溫和保養(yǎng)等幾個方面嚴格把好質(zhì)量關(guān)，就完全能夠?qū)⒋篌w積砼的內(nèi)外溫差控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)，避免砼溫度裂縫的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：大體積砼；冬期施工；溫度裂縫；控制

1 概述

某高層住宅樓工程基礎(chǔ)為筏式基礎(chǔ)，基礎(chǔ)持力層為卵石層，筏式基礎(chǔ)底面標高為-9.1m，筏板東西長33.6米，南北寬31.2米，板厚為1.6m，筏板砼等級C35，抗?jié)B等級0.6MPa。設(shè)計要求1678m3砼必須一次性澆筑，不留施工縫，且不能有裂縫現(xiàn)象發(fā)生。因基礎(chǔ)施工在12月初，當(dāng)時日平均氣溫為-3℃，故控制砼的內(nèi)外溫差是保證大體積砼施工質(zhì)量的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2 基本思路

砼溫度裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于砼的導(dǎo)熱性能差，其外部的水化熱量散失較快，而積聚在結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水化熱則不易散失，造成砼各部位之間的溫度差和溫度應(yīng)力，當(dāng)表面拉應(yīng)力超過砼的抗拉強度時，就會產(chǎn)生溫度裂縫，給工程帶來不同程度的裂縫。掌握大體積砼中溫度變化所引起的應(yīng)力狀態(tài)對結(jié)構(gòu)的影響，認識溫度應(yīng)力的一系列特點，掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律，了解大體積砼溫度裂縫產(chǎn)生的機理，制定有效的施工方案，重點在原材料的選用、配合比的確定、砼的測溫、降溫和保養(yǎng)等幾個方面嚴格把好質(zhì)量關(guān)，確保內(nèi)外溫差值不大于25℃，避免砼因溫差應(yīng)力而裂縫，確保本次施工達到預(yù)期目標。

3 采取的措施

3.1 原材料的選用

3.1.1 水泥：大體積砼應(yīng)優(yōu)選高強低水化熱水泥，以減少水泥用量，降低水化熱。采用42.5級普通硅酸鹽水泥，要求水泥熟料中鋁酸三鈣含量小于8%。在混凝土強度等級確定的情況下，降低水泥用量，降低水灰比，是減少砼原始裂縫的首要措施。經(jīng)過多年實踐經(jīng)驗和試驗結(jié)果，我們采取了摻加一定比例的粉煤灰，并將水泥用量控制在370kg/m3內(nèi)的措施，取得了較好的效果。

3.1.2 砂、石骨料：施工用砂應(yīng)選擇細度模數(shù)2.80-3.0之間的中粗砂，含泥量嚴格控制在1%以下，不得混有草根等有機雜質(zhì)，杜絕使用細砂。綜合考慮選5-31.5mm連續(xù)級配良好的卵石，含泥量低于1%。

3.1.3 粉煤灰：由于砼的澆筑方式為泵送，為了減少水泥用量，降低水化熱，考慮摻加適量粉煤灰，改善砼的和易性。

3.1.4 外加劑：采用QJ-ⅠC、QJ-ⅡC、UNF-3C高效緩凝減水劑，推遲并降低砼溫升峰值，延緩水化熱釋放，其摻量由試驗確定。

3.2 優(yōu)選砼施工配合比

根據(jù)設(shè)計強度及泵送砼坍落度的要求，必須先進行試配，試配時應(yīng)遵循以下原則：

①減少水泥用量；②控制砼坍落度；③控制砼的入模溫度；④充分利用砼的后期強度，減少每立方米砼中的水泥用量。

3.3 溫度裂縫的控制計算

在大體積砼澆筑前，應(yīng)先根據(jù)砼的配合比和施工條件，計算水泥水化熱的絕熱最高溫升值、各齡期的收縮變形值等數(shù)值，然后通過計算，估算出可能產(chǎn)生的最大溫度收縮應(yīng)力。據(jù)攪拌站提供的砼配合比和砼的供應(yīng)方案得知砼的出機溫度T1=10.73℃，砼的入模溫度T2=6.69℃。

3.3.1 砼的水化熱的絕熱最高溫升值：Tmax=T2+Mc/10+F/50

式中：Tmax-砼的最高溫升值；Mc-每立方米砼的水泥用量；F-粉煤灰用量；Tmax=6.69+371/10+66.1/50=45.11℃；

該溫度為基礎(chǔ)底板砼內(nèi)部中心點的溫升高峰值，該溫度一般都略小于絕熱溫升值，一般在砼澆筑后3d-5d左右產(chǎn)生，以后趨于穩(wěn)定不再升溫，且開始逐步降溫。

3.3.2 砼的表面溫度：根據(jù)規(guī)范要求，砼表面和內(nèi)部溫度控制在25℃以內(nèi)，因砼內(nèi)最高升溫值理論計算值為45.11℃，因此砼表面溫度應(yīng)當(dāng)控制在20℃左右，砼表面溫度的控制可采取調(diào)整保溫層的厚度來實現(xiàn)。

3.3.3 保溫材料厚度的計算：δ=[0.5Hλ（Ta-Tb）/λ1（Tmax-Ta）]·K

式中：δ-養(yǎng)護材料所需的厚度；H-結(jié)構(gòu)物的厚度；λ-養(yǎng)護材料的導(dǎo)熱系數(shù)（w/m·K）0.14；λ1-砼材料的導(dǎo)熱系數(shù)（w/m·K）2.33；Tmax-砼的最高溫升值；Ta-砼和養(yǎng)護材料接觸面處的溫度（℃）；Tb-砼澆筑3-5d空氣平均溫度；K-傳熱系數(shù)修正值 K=1.3；δ=[0.5×1.6×0.14×（20.11- -3）/2.33×（45.11-20.11）]·1.3≈0.058m

3.4 砼施工中的控制措施

合理選擇砼的澆筑方案，本工程采用二臺輸送泵，配8-10輛砼運輸車，24小時保證供應(yīng)。砼澆筑中考慮到由于溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫，故采用斜截面分層、機械泵送的方法連續(xù)澆筑，使大部分水化熱從施工逐層澆筑的頂面散失掉。砼的初凝時間控制在5-7小時，分層厚度不大于40cm。因砼坍落度較大，當(dāng)插入振搗器后，自然流淌形成的斜坡可達1：6-1：7，故采用臨時堵?lián)醮胧捎?-3（排）密密排短鋼管臨時封堵。砼分層澆筑流淌斜坡水平長度控制在4m以內(nèi)。根據(jù)砼泵送自然流淌及振搗時形成的坡度，分前、中、后3段布置砼振搗器，確保下部砼的密實。

泌水處理：在澆筑過程中應(yīng)及時將水泥漿和泌水排到一端，用軟管軸泵抽出，消除泌水對砼層間粘結(jié)能力的影響，提高砼的密實度及抗?jié)B抗裂性能。

砼表面處理：砼初凝前用刮杠按設(shè)計標高線找平后，用木抹子抹壓，初凝后終凝前再用木抹子抹壓一遍，使砼表面更密實，閉合收水裂縫，避免收縮裂縫產(chǎn)生。

3.5 加強砼的養(yǎng)護和測溫工作

3.5.1 砼的養(yǎng)護：根據(jù)以往的經(jīng)驗和現(xiàn)場實際砼不同齡期強度，推算養(yǎng)護至28d時，砼自身拉應(yīng)力強度已大于溫降產(chǎn)生的拉應(yīng)力，可停止養(yǎng)護，但為使砼緩慢的降溫，緩慢的收縮，可將養(yǎng)護時間推到45d-50d。由于處于冬期，采用蓄熱養(yǎng)護，為保證砼內(nèi)部和表面溫度之差控制在25℃以內(nèi)，表面溫度控制可采取調(diào)整保溫層的厚度來實現(xiàn)，砼采取大于14d的較長養(yǎng)護時間。

3.5.2 砼的溫度檢測：對砼內(nèi)外溫度進行有效地測控，可以及時掌握砼內(nèi)外溫度產(chǎn)生和發(fā)展的情況，如發(fā)現(xiàn)問題可及時采取有效措施進行處理，從而保證砼內(nèi)外溫差在規(guī)范允許范圍內(nèi)。采用簡易測溫法，測溫點每4個為一組，埋置深度分別為砼的下部、中部、上部、表面，筏板四周要加強檢測。對砼下、中、上及表面部位的溫升情況嚴格按規(guī)范要求進行了測量記錄，測出各時段、各部位每天的溫度平均值。第1天砼的下、中、上、表面的溫度實測值分別為32℃、43.2℃、40.4℃、28℃；第3天達到最高溫升值，溫度實測值分別為42.4℃、53℃、49.8℃、35℃；第5天的溫度實測值分別為35℃、46℃、45.4℃、30℃；以后溫度逐漸降低，第14天的溫度實測值分別為11℃、15.8℃、14℃、9℃。根據(jù)溫度實測結(jié)果看出在砼溫度增長的前5天內(nèi)，砼內(nèi)部最高溫度為53.3℃，相鄰最大溫差13.4℃，完全符合最大溫差小于25℃的規(guī)范要求，說明事先我們采取的控制溫差的措施是合理的有效的。

4 結(jié)語

大體積砼裂縫控制涉及到設(shè)計、施工、環(huán)境等諸多方面，應(yīng)著重從控制溫升、延緩降溫速率、減少砼的收縮等方面采取措施，通過嚴密的事前預(yù)控，完善的事中監(jiān)控，就完全能夠?qū)⒋篌w積砼的內(nèi)外溫差控制在規(guī)范允許范圍之內(nèi)，避免大體積砼溫度裂縫的產(chǎn)生。

參考文獻

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