曲少輝 劉威
威海華發(fā)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 山東 威海 264300
本工程處于近海環(huán)境,白天溫度高、日照強、風速大,具有鹽霧腐蝕的特點,某市地標超高層項目1#樓采用人工挖孔灌注樁+筏板基礎49.8m×49.8m。筏板混凝土強度等級為C35P8,底板頂標高-11.85m。塔樓底板厚1m/2.2m,局部集水坑深度8.4m,底板混凝土總方量約為5500m3[1]。
(1)水泥水化熱使混凝土溫度升高。高標號大體積混凝土施工中,采取相應措施,降低由于水化熱引發(fā)的混凝土內部溫度上升,這是裂縫防控的關鍵。試驗研究結果表明,合理控制混凝土水泥用量,有利于預防裂縫產(chǎn)生。因此,在滿足高標號大體積混凝土設計強度的前提下,應盡可能減少水泥用量,降低混凝土內部溫度,防止裂縫產(chǎn)生。
(2)氣溫的影響。高標號大體積混凝土構件的裂縫,歸結原因主要還是由溫度應力以及鋼筋銹蝕導致的混凝土體積膨脹,從而形成的非荷載裂縫。筏板基礎,作為建筑工程常見的一種高標號大體積混凝土構件,引起筏板基礎混凝土出現(xiàn)裂縫的原因有很多,在本文中主要討論溫度裂縫的成因。筏板基礎配筋率與鋼筋混凝土梁、柱等結構相比,配筋率相對較小,鋼筋多配置與構件表層與底層,由于構件內部并沒有布置受力筋,若混凝土內部出現(xiàn)應力,則只能依賴混凝土自身去承擔。水泥進行水化反應產(chǎn)生的水化熱量會導致筏板基礎內部中心溫度持續(xù)升高,而混凝土材料導熱能力相對較弱,是熱的不良導體。
(3)混凝土的收縮變形?;炷猎谟不^程中因外層溫度降低引起的收縮,與混凝土內層溫度升高之間的差異所引發(fā)的裂縫也占到很大比重。詳細的原因在于,細骨料水化物體積比水泥水化反應的體積小,這就導致混凝土出現(xiàn)收縮的情況,雖然這種收縮情形不會顯著改變水分,尤其與干燥收縮相比幾乎可以忽略不計混凝土處于塑性狀態(tài)時,其內部泌水往往急劇下降,這種情況下由于水分缺乏,很難及時補充水分,一旦遇到高溫或大風大氣,混凝土會出現(xiàn)收縮,出現(xiàn)明顯的收縮裂縫[2]
(1)澆筑前的裂縫控制計算內容為:①水泥水化熱值測試(采用熔解熱法測試);②混凝土溫度場數(shù)值分析結合經(jīng)驗公式進行計算;③各齡期收縮變形值;④收縮當量溫差和彈性模量;⑤估計可能發(fā)生的最大溫度收縮應力。如果不超過混凝土的抗拉強度,則意味著所采取的抗裂措施能夠有效地控制和防止裂縫的出現(xiàn);如果最大溫度收縮應力超過混凝土的抗拉強度的力量,有必要采取措施,調整混凝土進入模具的溫度,降低水化熱溫升的價值,降低混凝土內外溫差,提高施工技術和混凝土混合料的性能。
(2)澆筑中的溫度測試與控制。為及時掌握大體積混凝土的溫度變化情況,應對加強混凝土的溫度監(jiān)測控制。在布置溫度測點時,應當在澆筑高度的表面、底部以及中部加以布置,控制好垂直測點的距離,以80cm左右為宜。如果是在平面進行溫測點布置,應當在中間以及邊緣進行布置,相鄰測點間距5m。至于混凝土內部溫度的測量,可以通過預留孔洞的辦法進行,通常每個測溫孔內布置一個測點,然后使用半導體液晶顯示溫度計進行測量。如果測溫時發(fā)現(xiàn)溫度差大于25℃,且一直處于上升階段,就要減少覆蓋,降低其溫度。倘若處于溫度下降階段,就要增加一些保溫材料,也可以延緩拆除保溫材料。
(1)降低水泥水化熱。實際施工過程中,粗集料和水溫將直接影響混凝土的出機溫度,砂的溫度和水泥的溫度所產(chǎn)生的影響比較小。所以,為了降低混凝土的出機溫度,就要將粗集料的溫度降低至合理水平。夏季進行施工時,由于環(huán)境溫度比較高,那么就要用篷布對施工材料作覆蓋處理,防止太陽直射造成砂石溫度過高,在進行攪拌前,還要采取灑水降溫的措施。通常,還要用草袋遮蓋混凝土輸送泵的泵管,及時進行灑水處理,這樣做的目的是為了防止泵送過程中混凝土會吸收更多的熱量。
(2)高標號大體積混凝土入模溫度控制與保養(yǎng)。澆筑溫度是指高標號大體積混凝土澆筑時,周圍環(huán)境的溫度。入模溫度是指混凝土出料倉后,運輸至澆筑現(xiàn)場,進行澆筑時的溫度。如果是在夏季施工,要將澆筑和入模溫度控制在35℃以內。可搭設涼棚,或使用風冷法來降溫,或選擇早晨或下午施工,避免在正午澆筑高標號大體積混凝土。如果冬季施工,要將澆筑和入模溫度控制在5℃以上。如果溫度過低,可采用加熱法或設置蒸汽管的方式加以控制,以保障施工溫度滿足要求,預防裂縫產(chǎn)生。
(3)改善約束條件,減少溫度應力。澆注高檔大型混凝土層或區(qū)塊的概況,合理設置水平或垂直建設關節(jié),或在適當?shù)奈恢迷O置施工后澆帶改善約束的程度,減少每個澆注的蓄熱長度來防止水化熱降低溫度應力的累積。
總而言之,為實現(xiàn)對高標號大體積混凝土裂縫有效控制,有必要調整混凝土配合比設計,減少水泥用量。適當增加礦粉和粉煤灰,以降低混凝土水化反應帶來的溫升幅度。要摻入適量減水劑,提升混凝土早期強度和耐久性,減緩混凝土內部溫度上升速度,預防裂縫。重視混凝土入模溫度和澆筑溫度控制,合理設置冷卻水管,降低高標號大體積混凝土內部與外部溫差。重視高標號大體積混凝土養(yǎng)護,延長散熱時間,避免混凝土脫水或出現(xiàn)干縮裂縫,減少裂縫發(fā)生可能。最終提升高標號大體積混凝土結構的可靠性與耐久性,使工程施工取得更好效果。