宋爾斯

中國(guó)鐵建大橋工程局集團(tuán)有限公司 天津 300000

1 概述

齊齊哈爾科技研發(fā)中心，主樓筏板部分面積2200㎡，筏板厚2m。在進(jìn)行大體積混凝土施工的過(guò)程中，遇到的一個(gè)主要問(wèn)題就是溫度裂縫。大體積混凝土由于其體積較大，混凝土的聚集會(huì)產(chǎn)生會(huì)很大的水化熱，混凝土的內(nèi)部和外部存在散熱不均勻的情況，在大體積混凝土的內(nèi)部出現(xiàn)的溫度應(yīng)力一般較大。因此，在大體積混凝土施工過(guò)程中，通過(guò)合理的監(jiān)控溫度，可以有效的控制和預(yù)防溫度裂縫的出現(xiàn)。本文僅針對(duì)大體積混凝土施工中出現(xiàn)溫度裂縫的原因和一些處理措施進(jìn)行了闡述。

2 裂縫產(chǎn)生原因

在大體積混凝土施工過(guò)程中出現(xiàn)溫度裂縫的主要原因包括：混凝土溫度的變化、混凝土濕度的變化、混凝土的脆性和混凝土的不均勻性等。隨著混凝土逐漸硬化，水泥會(huì)隨之釋放出較多的水化熱，這時(shí)混凝土內(nèi)部的溫度就會(huì)明顯升高，在大體積混凝土的表面就會(huì)形成一種拉應(yīng)力。在溫度不斷降低的過(guò)程中，受基礎(chǔ)混凝土的制約，在大體積混凝土內(nèi)部也會(huì)出現(xiàn)這種拉應(yīng)力。隨著外界氣溫的下降，在大體積混凝土表面也會(huì)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。當(dāng)這兩個(gè)來(lái)自于大體積混凝土內(nèi)部與外部的拉應(yīng)力超出混凝土自身的抗裂能力時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫[1]。

溫度應(yīng)力的分析

大致可以將溫度應(yīng)力的形成劃分為三個(gè)不同的階段：

早期：從實(shí)施混凝土澆筑到水泥完成放熱，通常需要一個(gè)月左右的實(shí)踐。在溫度應(yīng)力形成的早期階段，其通常具有兩個(gè)特點(diǎn)，其一，水泥會(huì)釋放出較多的水化熱。其二，混凝土的彈性模量發(fā)生明顯變化。

中期：當(dāng)水泥完成放熱后到大體積混凝土完全冷卻前，便是形成溫度應(yīng)力的中期階段。在這一階段，形成溫度應(yīng)力的主要原因就在于大體積混凝土自身溫度和外界氣溫均發(fā)生了變化。

晚期：在大體積混凝土冷卻下來(lái)以后便進(jìn)行入到了形成溫度應(yīng)力的晚期階段。這一階段形成的溫度應(yīng)力，主要是因?yàn)橥獠繗鉁刈兓^大，晚期階段形成的溫度應(yīng)力會(huì)與之前兩個(gè)階段形成的溫度應(yīng)力迭加在一起。

3 防止溫度裂縫的措施

3.1 混凝土材料選用

（1）水泥：水泥水化時(shí)出現(xiàn)很多的水化熱，大體積混凝土中水泥的使用量在很大程度上決定著砼內(nèi)溫度的變化程度。對(duì)于一立方米的混凝土來(lái)說(shuō)，其水泥的使用量每增減10kg，產(chǎn)生的水化熱便會(huì)致使大體積混凝土溫度升高或者降低1℃，因此必須控制好水泥用量，降低水化熱。在選擇水泥時(shí)，需要優(yōu)先選擇那些具有較低水化熱的品種，像復(fù)合水泥、礦渣水泥和火山灰水泥等。每立方米混凝土的水泥使用量應(yīng)該控制在400千克之內(nèi)。坍落度則應(yīng)該控制在14到18厘米之間[2]。

（2）粗骨料碎石：盡可能的選擇使用具有較大致敬的碎石，絕對(duì)不可以使用石屑充當(dāng)骨料，一定要選擇級(jí)配較好的骨料。碎石的直徑應(yīng)該控制在1到3厘米之間，泥的含量需要超過(guò)1%。

（3）細(xì)骨料沙：細(xì)度模量2.6-3.0，其中泥的含量必須超過(guò)3%

（4）合理的推遲混凝土凝結(jié)的時(shí)間，凝結(jié)時(shí)間不可以低于8小時(shí)。

（5）為了讓水泥水化熱的峰值期延遲，并推遲水泥凝固的時(shí)間，減少水化熱的釋放，可以在混凝土中按照要求適當(dāng)?shù)募尤敫咝p水劑和緩凝外加劑。

通過(guò)和攪拌站有效溝通后，了解在這一配合比以往已經(jīng)在其他工程中有所應(yīng)用：

注：混凝土終凝土終凝10小時(shí)。

3.2 采用合理的施工方法

在完成澆搗混凝土施工后，就需要對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，讓其溫度緩慢的降下來(lái)，以此將溫度應(yīng)力控制在合理范圍內(nèi)。養(yǎng)護(hù)的時(shí)間應(yīng)該在14天以上，以此確保混凝土溫度降低速度的患慢性。為了確保混凝土的抗拉輕度和密實(shí)度，還應(yīng)該對(duì)混凝土進(jìn)行振搗，減少由于混凝土收縮而出現(xiàn)變形的情況，以此提高大體積混凝土施工的質(zhì)量。完成混凝土澆筑后，應(yīng)該及時(shí)將混凝土表面的浮漿排除，加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)。加強(qiáng)對(duì)混凝土溫度的監(jiān)測(cè)，利用信息技術(shù)對(duì)其溫度進(jìn)行控制，保證大體積混凝土內(nèi)部溫度和外部溫度的差值不超過(guò)25℃，一旦發(fā)現(xiàn)溫差超過(guò)要求標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整，使混凝土的溫度梯度不至過(guò)大，以此最大限度的避免溫度裂縫的出現(xiàn)。

測(cè)溫點(diǎn)布置：集水坑位置的混凝土一般厚度的較大，在電梯基坑處混凝土的溫度最高。因此，在大體積混凝土施工中，應(yīng)該將集水坑位置混凝土的溫度與大體積混凝土表面的溫度之差低于25℃，就可以確?；炷恋馁|(zhì)量。因此，在整個(gè)施工過(guò)程中，應(yīng)該注重加強(qiáng)對(duì)電梯基坑溫度的監(jiān)測(cè)。測(cè)量穩(wěn)點(diǎn)的主要位置就是平面位置：筏板邊緣沿長(zhǎng)方向兩邊各布置3個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，筏板中部設(shè)3個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，同時(shí)在筏板邊緣；集水坑位置再設(shè)1個(gè)測(cè)溫點(diǎn)；同時(shí)在筏板邊及中部電子測(cè)溫點(diǎn)邊上還布設(shè)兩處預(yù)留測(cè)溫孔，采用溫度計(jì)測(cè)溫，以便校驗(yàn)，具體測(cè)點(diǎn)布置詳見(jiàn)測(cè)點(diǎn)平面布置圖[3]。

測(cè)溫項(xiàng)目 測(cè)溫次數(shù)室外氣溫及環(huán)境溫度 每晝夜不少于4次（即8點(diǎn)14點(diǎn)20點(diǎn)2點(diǎn)），此外還需測(cè)最高、最低溫砼強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值30%之前 每2h測(cè)一次砼強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值30%以后 每4h測(cè)一次，4天后8小時(shí)測(cè)一次

3.3 混凝土澆筑前溫度控制的計(jì)算

筏板混凝土施工在9月20日左右，平均大氣溫度(Tq)為150C。

（1）混凝土拌合溫度Tc

Tc=70270.55/2882.13=24.4℃

（2）出罐混凝土的溫度為TI

因攪拌機(jī)棚為敞開(kāi)式，取TI= Tc=24.40C

（3）澆筑混凝土的溫度為Tj

裝卸兩次混凝土料:A1=0.032×2=0.064

運(yùn)輸大體積空凝土的時(shí)間為15分鐘:A2=0.0017×15=0.026

澆搗完畢需10分鐘:A3=0.003×10=0.03

Tj=Tc+( Tq-Tc)×0.24=24.4+(15-24.4)×0.24=22.14℃

（4）混凝土絕熱溫升

絕 熱 溫 升 Tmax=WQ0/Cρ ＝ 280×377/(0.96×2400)＝45.8℃

（5）澆筑混凝土的厚度應(yīng)該控制在2米，取ξ=0.57。（降溫系數(shù)）

Tmax=Tj+T＊ ξ=22.14+45.8＊0.57=48.2℃

（6）保溫材料厚度計(jì)算

其厚度按以下公式計(jì)算：

δ=0.5hλi（Ta-Tb）Kb/λ（Tmax-Ta）

式中：δ--------養(yǎng)護(hù)材料所需的厚度（cm）；

0.5 h----- 中心最高溫度向邊界散熱的距離，其值為結(jié)構(gòu)厚度（h） 的0.5倍；

λi-------養(yǎng)護(hù)材料的導(dǎo)熱系數(shù)，此處取0.14；

λ-------砼的導(dǎo)熱系數(shù)，此處取2.3；

Ta------砼與養(yǎng)護(hù)材料接觸處的溫度；（取45.7-25=20.7℃）

Tb------砼到最高溫度時(shí)的大氣平均溫度，此處取

Tb=15 ℃；

Kb-------傳熱系數(shù)的修正值，此處取1.5；

λ-------砼的導(dǎo)熱系數(shù)，此處取2.3

Tmax -------砼中心的最高溫度按之前計(jì)算取48.2℃

計(jì)算得δ=0.，23，即鋪23mm導(dǎo)熱系數(shù)為0.14的保溫材料，即可滿足砼表面溫度與中心最高溫度溫差不大于25℃，考慮到草簾子導(dǎo)熱系數(shù)0.047，塑料薄膜導(dǎo)熱系數(shù)0.05，所以1層50mm草簾子，1層1mm塑料薄膜，足可以使筏板中心混凝土溫度最高處溫度與砼表面溫差不大于25℃，并且砼表面溫度與外界空氣溫差不大于20℃。

3.4 混凝土早期養(yǎng)護(hù)

混凝土早期養(yǎng)護(hù)，通常是為了將溫度控制在適宜的范圍內(nèi)，以達(dá)到以下兩個(gè)方面的效果，一是促使大體積混凝土可以不受溫度、濕度變化的影響，盡可能的避免干縮和冷縮等有害情況的出現(xiàn)。二是確保水泥可以順利的完成水化，以此提高大體積混凝土的抗裂能力和強(qiáng)度。

理論上分析，在澆筑大體積混凝土的起始階段，其中的水分含量完全可以支撐水泥的水化。但是，從實(shí)際情況來(lái)看，受蒸發(fā)等因素的影響，很容易出現(xiàn)水分流失，這就會(huì)知識(shí)水泥水化的時(shí)間推遲，大體積混凝土的表面很容易收其影響。因此，在完成大體積混凝土澆筑施工后，應(yīng)該立即對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，這一時(shí)期的養(yǎng)護(hù)非常的關(guān)鍵，所以，必須對(duì)其引起足夠的重視[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

以上對(duì)大體積混凝土施工與溫度裂縫之間的關(guān)系進(jìn)行了闡述，在工程中多分析，多采取些預(yù)防措施，是完全可以控制和預(yù)防溫度裂縫出現(xiàn)的，或者說(shuō)控制在安全的范圍內(nèi)是可以做到的。