大體積砼施工溫度裂縫的質量控制

何海輝

北京渡業商業管理有限公司 北京 100000

1 工程概況

根據《建筑施工手冊》大體積混凝土指的是最小斷面尺寸大于1m 以上的混凝土結構。砼澆筑后水泥的水化熱很大，由于砼體積大聚集在內部的水泥水化熱不容易散發，砼的內部溫度將顯著升高，使砼內部產生壓應力，表面產生拉應力。如果溫差的表面拉應力超過此時的砼極限抗拉強度，就會在砼表面產生裂縫。因此，箱型大基礎底板在混凝土澆筑前，應對大體積混凝土澆筑全過程進行有效控制和防止裂縫產生[1]。

2 混凝土內部最高溫度

混凝土因水泥水化熱升溫而達到的最高溫度與混凝土的絕熱溫升有關。在沒有任何熱損耗的情況下，水泥和水化合作產生的反應熱，全部轉化為升溫后的最后溫度稱為絕熱最高升溫。絕熱升溫隨時間上升規律由下式決定：

T（t）=WQ0（1-e-mt）/CR

其中：W：每立方米砼的水泥用量；

Q0：單位水泥28 天是累計水化熱；

C：砼的比熱；

R：砼的密度；

T：砼的齡期；

M：常數，與水泥品種、澆筑時溫度有關。

3 控制大體積混凝土升溫階段溫差的措施

3.1 降低水泥水化熱引起的混凝土內部最高溫升

選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥，試驗資料統計表明：選用強度等級為42．5MPa 的硅酸鹽水泥，比選用同等的礦渣硅酸鹽水泥3d 內水化熱平均升溫5--8℃。根據混凝土配合比設計理論和實際操作經驗，粗骨料采用連續級配較大粒徑石子5-31．5mm 的碎石，在相同配合比情況下，每立方米混凝土減少水泥用量20kg?？梢允够炷辆哂休^好的和易性及較高的抗壓強度。所以在考慮混凝土具可泵性的條件下，盡可能選擇連續級配較大粒徑石子。細骨料采用粗砂，要求通過0．315mm 篩子（砂子不少于15%）能有效減少混凝土的收縮。

3.2 摻外加劑和外摻料

大體積混凝土中摻加的外加劑主要是木質素磺酸鈣。它對水泥顆粒有明顯的分散效應，并能使水的表面張力降低。同時在泵送混凝土中摻入水泥質量的0．2%-0．3%，它不僅能使混凝土的和易性明顯的改善，而且可減少10% 左右的拌和水。混凝土28d 的強度可提高10%-20%。此外在混凝土中摻入粉煤灰可以代替部分水泥，達到降低水化熱的目的（粉煤灰的水化熱，一般相當于礦渣水泥的1/5 左右，粉煤灰的摻入可改善混凝土的可塑性，從而改善混凝土的可泵性）。

3.3 合理選擇混凝土澆筑方案

車庫底板混凝土施工采用了分段分層踏步式推進的澆筑方法，每層厚度為500mm 左右，由于混凝土坍落度較大，第一層混凝土由于有下層鋼筋網，混凝土尚能按方案施工，但到了上面兩層，當振搗器插入后，混凝土斜淌可達1:6-1:7 的自然坡度。因此原有的踏步難以完成，只有采用 “分段定點，一個坡度薄層澆筑，循序推進，一次到頂” 的方法。這種方法施工簡便，但易產生漏振。施工中在每個澆筑帶的前后布置兩道振動器，第一道布置在混凝土的卸料點，主要解決上部混凝土的搗實，第二道布置在混凝土坡腳處，確保下部混凝土的密實。

3.4 改進混凝土的振搗工藝

對澆筑后未初凝的混凝土進行二次振搗，能排除混凝土因泌水在粗骨料，水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋之間的握裹力，防止因混凝土沉落而出現的裂縫，減小混凝土內部微裂，增加混凝土的密實度，使混凝土的抗壓強度提高10%—20%，從而提高混凝土的抗裂性。混凝土二次振搗有嚴格的時間標準，二次振搗的恰當時間是指砼振搗后尚能恢復到塑性狀態的時間。這是二次振搗的關鍵，又稱為振動界限。當將運轉著的振動棒從起自身的重力逐漸插入砼中進行振搗時，如果砼仍然可恢復塑性的程度，即振動棒小心拔出時砼仍然能自行閉合，而不會在砼中留下孔洞，這時施加的振搗是適宜的，實踐證明施工中的二次振搗是很有效的[2]。

3.5 砼的泌水處理和表面溫度

砼在澆筑振搗中，上涌的泌水和浮漿順砼坡面下流到孔底，通過側面模板底部開孔將泌水排出基坑。當砼大坡面的坡角接近頂端模板時，改變砼澆筑方向形成集水坑。及時用水泵將水排出，提高砼質量，減少表面裂縫。對大體積砼表面實行保溫潮濕養護，使其保持一定溫度，是防止砼內部和外表面產生過大的溫度差而引起表面裂縫的有效措施。

4 大體積砼溫度應力計算

根據《 建筑施工手冊》 第四冊和大體積砼施工標準（GB50496-2018），混凝土在早期硬化階段，因溫度變化而產生的溫度應力，可由下式計算：

5 混凝土重點控制期的容許抗拉強度的確定

根據《混凝土手冊》（第一分冊）三天的混凝土抗拉強度為1．5N/mm2，七天的抗拉強度為2．7N/mm2，分別占28 天抗拉強度3．2N/mm2的46．9% 和84．4%。

根據大體積砼施工標準（GB50496-2018），砼抗拉強度可以按下式計算：

6 大體積砼的養護

砼養護主要是保持適宜的溫度和濕度，養護時的溫度控制一般有兩種方法：一種是降溫法，即在砼澆筑成型前，人為地降低入模溫度，或成型后通過循環冷卻水降溫，從結構的內部進行降溫控制。另一種是保溫法，砼成型后，通過保溫材料、蓄水等方法提高砼表面及四周散熱的溫度從結構物的外部進行控制。從監測結果表明，上述方案的實施達到了預期的溫控要求。工程實踐也表明，薄膜加草袋的保溫保濕方法是一項簡單、經濟、有效的措施[3]。

7 結語

大體積砼施工溫度控制，涉及到施工材料的選取、原材料質量、砼運輸、氣象條件、施工工藝、管理水平、質量標準、養護條件等諸多方面。為了控制裂縫的產生應著重從控制溫升、延緩降溫速度、提供砼極限抗拉強度、改善約束條件和進行設計構造等方面采取措施。但這些措施不是孤立的，而是相互聯系、相互制約；必須結合實際、統籌規劃、合理調配、精心組織才能收到良好效果。