冬季大體積混凝土溫度裂縫控制施工工法

于兆波 姜新新 李文虎

隨著經濟建設的快速發展，高層建筑、大跨度橋梁等結構順勢而生，大體積混凝土也被廣泛應用，但是目前關于大體積混凝土施工過程中由于內外溫差較大而產生的溫度裂縫卻不易控制，尤其是冬季施工。針對這種現象，本論文主要研究關于冷卻水管的選材、布置形式、布置方法，以及保溫措施等，并一一進行論述，為今后冬季大體積混凝土的施工提供相關指導與借鑒。

一、工程概況

國家（威海）創新中心項目位于威海市高新技術產業開發區，建筑面積為27.4萬m2，地上建筑面積為21.7萬m2，地下建筑面積為5.5萬m2，其中1#樓C塔、E塔建筑高度分別為89.6m和70.85m的20層辦公樓及4層商業裙房，2#樓A塔、B塔建筑高度148.5m的32層超高層寫字樓及4層綜合功能裙房，以及4棟4層和2棟3層獨棟商務辦公樓。

二、大體積混凝土研究區域

2#樓A塔、B塔的基礎類型為樁基礎，結構類型為框架核心筒，基地標高-5.850m，承臺（筏板）、基梁、防水板混凝土強度等級C45（防腐蝕混凝土），抗滲等級P8，其中A塔基礎澆筑深度為4.2m～7.35m，長寬為45.2m×43.6m；B塔基礎的澆筑深度為4.0m～6.05m，長寬為43.7m×42.4m，筏板的厚度為600mm～1500mm，基礎平面圖如圖1所示。經計算，A塔混凝土的澆筑總量為7704m3，B塔混凝土的澆筑總量為7632m3，均屬于大體積混凝土澆筑的范疇。本論文就以2#A塔、B塔為為例，詳細介紹冬季大體積混凝土施工過程中如何控制溫度裂縫的產生。

圖1 A塔、B塔基礎平面布置圖

三、降溫管的選取

通常降溫水管一般采用鐵管、鋁管，甚至采用高強聚乙烯管，施工過程中會發現鐵管的接頭容易產生漏水現象，且溫度梯度增大會增加裂縫的產生；塑料管在振搗過程中會產生浮力，同時會產生破壞，無法保證施工質量。通過相關試驗與理論研究，經對比鋁塑管可以較好地解決這些問題，首先因其導熱系數小，可以很好地控制混凝土與鋁塑之間的溫差，降低二者的溫度梯度，提高混凝土自身的抗裂性能；其次具有良好的化學穩定性，是一種新型復合材料，而且其價格相對較低，可降低施工成本。

目前將鋁塑管作為大體積混凝土降溫管的研究仍不是很充分，需要進一步的試驗，提供更多的數據支撐。

四、降溫管的布置形式與方法

本項目中冷卻水管的布置形式為梅花型，與普通的蛇形相比，降溫效果更明顯，通過軟件分析，同樣的基礎形式、布置間距，通水冷卻7天后，梅花型布置形式會比蛇形溫度降低3℃。具體的布置為：第一層鋁塑管距離混凝土表面為50cm，采用梅花型布設，即奇數層與偶數層之間相互錯開0.75m，依次間隔1.5m布置。如圖2所示。

圖2 鋁塑管“梅花型”布置圖

同時，可將出水口和入水口設置在電梯井（消防水池）內，讓水暴露在室外環境中，可迅速降低水溫，達到對水資源的循環利用，滿足綠色施工的要求，同時節約工程成本。

五、大體積混凝土保溫措施

根據《大體積混凝土施工標準》GB 50496-2018規范的要求，對大體積混凝土澆筑體表面保溫層厚度的計算公式：

得出需要覆蓋厚約22cm的保溫材料。

采用本文的保溫措施，可將保溫厚度縮減約63%，具體的施工方法是在混凝土初凝后，在其上方鋪設間距為1.5m的蛇皮管，通過鐵絲將鋁塑管與蛇皮管相連，形成貫通回路，將鋁塑管內的水泥水化熱釋放的熱量輸送到混凝土表面，以降低溫差，最后再分別覆蓋塑料膜、毛氈、阻燃保溫被，以減少混凝土表面保溫層的覆蓋厚度，起到節材、降低成本的作用，如圖3所示。

圖3 保溫材料覆蓋順序

六、結語

對于超高層結構而言，基礎筏板大體積混凝土的施工尤為重要，尤其是冬季施工，本文結合項目的實際情況，針對混凝土內部冷卻水管的選材、布置形式、布置方法，以及保溫措施進行描述，提供相關技術指導與借鑒，為今后大體積混凝土的施工提供更多理論基礎。