（東山縣梧龍硅砂礦，福建 漳州 363400）

談?wù)劯邔咏ㄖ篌w積混凝土施工技術(shù)-以某工程為例

林松峰

（東山縣梧龍硅砂礦，福建 漳州 363400）

隨著城市化建設(shè)的不斷推進，大型以及特大型建筑工程與日俱增，在此背景下，大體積混凝土以其結(jié)構(gòu)厚實、整體性強、耐久性好等優(yōu)勢在混凝土墻、地下室、底板等工程中得到了推廣應(yīng)用。然而在施工中，大體積混凝土容易受材料、溫度、變形等影響而出現(xiàn)裂縫，本文結(jié)合某工程實例，就目前大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫問題的起因作了分析，以供同行參考。

大體積混凝土；裂縫問題；施工技術(shù)

概述

大體積混凝土的定義：現(xiàn)代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)等。它主要的特點就是體積大，一般實體最小尺寸大于或等于1m.它的表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時，會使混凝土產(chǎn)生因此在本文中筆者在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的建筑工程中所運用的溫度監(jiān)測以及裂縫控制策略，為今后同行業(yè)中大體積混凝土建筑工程的施 工提供了便利，同時也為未來進行深入的理論性研究提供了試驗以及理論的參考依據(jù)。

1 大體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫問題的原因分析

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工階段可能產(chǎn)生的溫度裂縫問題，通常情況下是因為其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的矛盾發(fā)展結(jié)果。一方面，該溫度裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)因為內(nèi)外溫差所產(chǎn)生應(yīng)力與應(yīng)變，而另一方面則是混凝土結(jié)構(gòu)物的外約束以及混凝土各個質(zhì)點的約束而阻止了這種應(yīng)變產(chǎn)生，那么一旦在溫度應(yīng)力超過了混凝土結(jié)構(gòu)自身能夠承受的極限抗拉強度時，就將會因此而產(chǎn)生不同程度的裂縫問題。眾多大體積混凝土結(jié)構(gòu)的建筑工程實例已經(jīng)充分證明，產(chǎn)生這種溫度裂縫的主要原因如下幾點：

1.1 混凝土結(jié)構(gòu)中水泥水化熱的影響

水泥材料在水化過程中可能會產(chǎn)生非常大量的熱量，這是導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度驟然上升的根本熱量來源。因為大體積混凝土結(jié)構(gòu)的橫截面的厚度比較大，因此水化熱聚集在其結(jié)構(gòu)的內(nèi)部時不容易散發(fā)，便將會引起大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的急驟升溫。因此大體積混凝土結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性能比較較差，在施工澆筑初的期混凝土的彈性模量以及強度都非常的低，那么就將對水化熱急劇溫升所引起的變形問題約束較小，因此溫度的應(yīng)力也相對比較小。伴隨大體積混凝土結(jié)構(gòu)的齡期不斷增長，其彈性模量以及強度也將會相應(yīng)的提高，這將對混凝土結(jié)構(gòu)的降溫收縮變形問題的約束力越來越強，那么便會因此產(chǎn)生比較大的溫度應(yīng)力，在混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強度不能夠有效地抵抗結(jié)構(gòu)中的溫度應(yīng)力時，也就會因此產(chǎn)生溫度裂縫。

1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外約束條件影響

大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般會和地基結(jié)構(gòu)澆筑在一起，那么在外界的溫度變化時其自身便會受到地基結(jié)構(gòu)的限制，所以就隨之產(chǎn)生了外部的約束應(yīng)力?；炷两Y(jié)構(gòu)在早期的溫度逐漸上升時，由此產(chǎn)生的膨脹變形問題會受到其約束面的約束而產(chǎn)生相應(yīng)的壓應(yīng)力，在此時混凝土結(jié)構(gòu)的彈件模量比較小，然而徐變以及應(yīng)力松弛相對比較大，因此和基層結(jié)構(gòu)的連接程度不夠牢固，因而該壓應(yīng)力也就相對較小。但是在溫度下降時，則將因此產(chǎn)生比較大的溫度拉應(yīng)力，假如拉應(yīng)力超過了混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強度時，則將會出現(xiàn)垂直裂縫問題。因此可見，降低其大體積混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫度差以及改善其約束條件，是有效防止與改善大體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫問題的重要策略。

1.3 混凝土結(jié)構(gòu)受到外界氣溫變化的影響

大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般在建筑工程的施工期間，外界環(huán)境溫度的變化對于防止大體積混凝土結(jié)構(gòu)開裂具有極為重要影響。大體積混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑溫度和外界環(huán)境氣溫之間具有著直接的關(guān)系，同時其澆筑溫度又在另一方面嚴重影響著大體積混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度變化。那么溫度應(yīng)力就是由溫差而導(dǎo)致的變形所引起，假如外界環(huán)境的氣溫下降，尤其是環(huán)境的氣溫驟降情況，通常就將會加大該混凝土結(jié)構(gòu)的溫度梯度，同時溫差愈大，其相應(yīng)的溫度應(yīng)力也就愈大，很容易導(dǎo)致大體積混凝土 結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

圖1 3.9m厚筏板基礎(chǔ)測溫曲線

1.4 混凝土結(jié)構(gòu)收縮變形的影響

混凝土結(jié)構(gòu)的收縮變形詳細分為了塑性的收縮變形以及干燥的收縮變形這兩種。那么在大體積混凝土結(jié)構(gòu)硬化之前，其正處茌一種塑性 狀態(tài)中，那么如果上部混凝土結(jié)構(gòu)的均勻沉降受到了外界因素的限制，比如遇到了鋼筋或者大的骨料，或者其平面面積比較大的混凝土結(jié)構(gòu)，其在水平方向上的減縮要比垂直方向上更加困難時，便很容易形成相應(yīng)的一些不規(guī)律塑性收的縮性裂縫。

2 基礎(chǔ)底板大體積混凝土溫控工程算法分析

以某高層公寓的基礎(chǔ)底板混凝土的溫控工程施工為例，該基礎(chǔ)的平面尺寸大約是1205. 28m2，混凝土的厚度一般約為1.5米，加厚局部，最厚處大約3.9米，澆筑混凝土的量為2200 m3。平均氣溫為21℃。混凝土的強度為C35，防水的等級為P8。采用連續(xù)推進，一次到頂，自然流淌的施工技術(shù)。

經(jīng)計算，表面的溫度為24. 82℃，二者溫差為15. 40℃，。而大氣溫度和表面溫度之差是3. 82℃，所以不用采取其他的措施 。 局部加厚的混凝土內(nèi)部的最高溫度是50. 15℃，表面溫度是23. 46℃，溫差是26. 69℃，超過規(guī)定的25攝氏度，調(diào)整之后，表面溫度和大氣溫度的差，分別為19. 75℃和9.40℃。

圖2 筏板基礎(chǔ)平均測溫曲線

結(jié)合圖l、圖2更加以上顯示出的數(shù)據(jù)分析工程實測的平均溫度曲線，說明經(jīng)驗公式和實測溫度見有一定的偏差，需要研究更為精準(zhǔn)的方法，方便知道大體積混凝土的實際施工。

3 溫度應(yīng)力場與溫度場的有限單元法

大體積混凝土里，由于水化熱是隨著時間變化的一個物理量：有限差分解法、解析解法、有限單元法。大量工程的計算結(jié)果顯示，有限單元法是最好的。其具有的優(yōu)點如下：

①容易適應(yīng)不規(guī)則的邊界；

②溫度的梯度比較大的區(qū)域里，可采取的措施是加密局部網(wǎng)格，使計算的精度提高。

3.1 線性瞬態(tài)熱傳導(dǎo)問題求解

那么所討論的問題為線性的。用隱式餌法中向后差分法來求瞬態(tài)的熱傳導(dǎo)，隱式的解法之中，效果較好的就是向后差分法。

該式是線性方程組。t=0是初始瞬時，視為{T}n，代到該式中，可求得第一時段的溫度{T}n+l，用此方法逐步進行遞推，可計算任意時間的溫度。

3.2 傳熱問題

為充分的考慮土壤溫度場與大體積混凝土溫度場互相的影響，采用了一維不穩(wěn)定的耦合熱傳導(dǎo)的方程組描述出混凝土傳熱的問題。

3.3 分析ANSYS 5.7的計算結(jié)果

本文采用了ANSYS的有限元分析軟件模擬計算了大體積混凝土的溫度場，提供出預(yù)防混凝土產(chǎn)生裂縫的數(shù)據(jù)，為確定大體積混凝土中耦合溫度場運用的必要性及其內(nèi)部溫度場分布的規(guī)律。

結(jié)語

在建筑行業(yè)，大體積混凝土已被廣泛應(yīng)用，在施工中最重要的就是裂縫的控制，同時大體積混凝土的澆筑也是施工技術(shù)的關(guān)鍵。然而串聯(lián)起整個施工技術(shù)的核心是養(yǎng)護時溫度的控制，只有控制好溫度，才能控制好裂縫的產(chǎn)生，才能做到良好的澆筑。

[1]葉松國，鄒海江.高層建筑地下室大體積混凝土溫度裂縫的控制[J].山西建筑，2008（22）.

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