大体积混凝土工程温度裂缝控制应用研究

潘飞

（宁夏煤炭基本建设公司，宁夏 石嘴山 753000）

1 工程条件

该工程地下为500mm厚素混凝土垫层和1200mm厚钢筋混凝土承台，地上为500～700mm厚钢筋混凝土墙壁，建筑高度16m，占地面积1500m2。采用混凝土灌注桩基础，由于地质条件较差，砂岩层较深，加上地下水量丰富，桩持力层设在第六层粘性土上，单桩承载力较低。因此承台采用群桩承载，承台底板面积较大，承台厚为1.2m。属于大体积混凝土。混凝土强度等级为：垫层为C15，承台、墙壁为C30。承台混凝土浇筑总量为2000m2。

由于混凝土强度高，体积大，钢筋密，工程条件复杂，工艺要求高等特点，设计要求采取一次性连续浇筑而不留任何施工缝，同时必须满足强度、刚度和耐久性的要求，控制温度变形和裂缝展开。

2 大体积混凝土施工与养护

（1）大体积混凝土的材料选用

①水泥的选用由于水泥在水化反应过程中产生大量的热量，使大体积混凝土产生较大的温升，引起混凝土变形产生裂缝。因此选用水化热较低的P.s32.5的矿渣硅酸盐水泥。

②粗骨料的选用粗骨料级配合理，在相同水灰比的情况下可减少水和水泥的用量。大体积混凝土应优先采用自然连续级配的粗骨料，粒径不宜过大，否则容易引起混凝土的离析，影响混凝土的质量。本工程选用5～40mm连续级配的碎石，并不得含有针片状等碎石屑。含泥量控制在1%以内。

③细骨料的选用大体积混凝土的细骨料宜采用优质的中、粗砂，细度模数控制在2.6-2.9之间。采用优质的中、粗砂可减少水泥及水的用量，降低混凝土的温升和减少收缩。因此本工程采用细度模数为2.8的中砂，含泥量控制在2%以内。

④外加剂的选用大体积混凝土中掺入一定比例的缓凝减水剂，不仅能提高混凝土的和易性，也减少了单位混凝土中的水和水泥用量，减慢水化速度，从而降低了水化热及其收缩，本工程掺加DQ-3D型缓凝减水剂，该外加剂有缓凝、膨胀、减水组分，为水泥用量的3%。具体掺入方法为：将粉末状外加剂按水泥用量一定比例直接掺入混凝土拌和料中，保证搅拌均匀[1]。

⑤外掺料的选用由于混凝土中掺入一定数量的粉煤灰后，能够代替部分水泥以减小水化热，降低混凝土的温升，同时改善混凝土拌和物的流动性、粘聚性和保水性。掺量为水泥量的15%。

（2）大体积混凝土浇筑工艺

①混凝土的浇筑方案

大体积混凝土浇筑方案可分为全面分层、分段分层及斜面分层。水平全面分层是要做到第一层浇筑完成后，第二层开始浇筑时，第一层混凝土尚未凝固，如此逐层进行，直至浇筑完毕

[2]。水平分段分层是对厚度不太大、面积或长度较大的工程，可采用沿水平方向分段分层浇筑的方案，该方案关键做到第二层开始浇筑时，第一段接头处还未凝固。斜面分层是对于厚度较大的工程，可采用此方案。此方案关键在于施工时应从浇筑的下端开始，逐渐上移，浇筑层的坡度不宜大于1：3，以保证工程质量。对于本工程大体积混凝土浇筑，遵循"同时浇捣、分层堆累、一次到顶"的斜面分层方案。承台混凝土分层厚度为300～500mm。

②混凝土的二次振捣

大量现场试验证明，对浇筑后未初凝的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗集料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，增加混凝土的密实度，从而可提高混凝土的抗裂性。高频振动棒要垂直插入，快插慢拔，插点交错均匀布置，在振动上一层混凝土时，要在下层混凝土初凝前进行，且应插入下一层50mm，以消除两层间的接缝，震动器在每一插点的振动延续时间，以混凝土上表面水平并出现水泥浆及不再出现气泡、不再明显沉落为度，振捣时间过短，混凝土不易振实，而时间过长，会引起离析。根据现场试验观察确定在混凝土浇筑60min后进行二次振捣。

③混凝土的二次抹压

二次抹压可以闭合混凝土初凝出现的裂缝，浇筑后2h，开始进行表面处理，先按标高用刮尺刮平，初凝前用木蟹打磨，待混凝土收水后，在用木蟹施以二次抹压搓平，以闭合收缩裂缝。

（3）大体积混凝土养护

防止水泥水化热引起结构物开裂，在温控工艺上一般有两大类。第一类是降温法，即在混凝土浇筑成型后，通过循环的冷却水进行降温，以减少混凝土内外温差；第二类保温法（又称蓄热法），即在混凝土浇筑成型后，通过保温材料，电热器或定时喷浇热水等方法，提高混凝土表面及四周散热面的温度。

本工程采用降温和保温法相结合，在承台钢筋安装完成前，完成降温管的安装布置，混凝土浇筑前进行通水试验，保证降温管畅通、且不漏水、渗水，混凝土浇筑完、二次抹平后先用塑料薄膜覆盖，再覆盖两层草袋。当测温表明混凝土内外温差达到25℃时，采用混凝土表面保温的方法来减少混凝土内外温差，再立即用一层塑料薄膜一层草袋覆盖混凝土，降低混凝土内外温差。混凝土养护14d。整个施工过程，降温速率控制在1.5℃/d内，施工中有两次突然降温，也没引起过大的温度降。

3 大体积混凝土测温

采取以上措施后，经过计算，预测混凝土内外温差在《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002限定的不宜超过25℃的限值以内，但为及时了解混凝土内部各阶段、各部位温度变化，防止异常天气引起大的温差，按以下方案进行监测。当混凝土内外温差达到报警值时及时采取措施，防止混凝土出现裂缝[3]。

测温点的布置力求反映混凝土内部温度场的变化情况，根据本工程的平面尺寸，形状和厚度，布置承台水化热较大的中部，每组沿厚度方向可布置3个测点。对于大体积混凝土的温度进行监测，实现信息化施工。测温结果如下：

①平均看来，大体积混凝土中部点的温度最高，底部附近点其次，表面附近点因为散热比较快，所以温度最低。

②混凝土浇筑后温度即开始上升，在浇筑后第3d，温度上升最高，这是因为水化热在这一段时间内释放最大。由于最高温升来得早，如果养护不及时，很容易造成内外温差大，产生表面裂缝，因此，对大体积混凝土要及时保温养护，控制温差。

③从第3d到第5d，各点温度处于一个相对较高的平缓期。从第3d到第5d，表面附近点的绝对温升较快，温度比底部附近点要高。从第6d到第7d，各点温度开始下降。表面温度下降最快，中部温度下降也比较快，但底部温度下降缓慢。

④分析混凝土基础内外温度变化，反映了大体积混凝土的浇筑过程：1-2d内即升温至最高点，经过稳定期后温度开始回落。中间层测点升温值最高，虽然在持续过程中有一定温降，但始终都是三点中温度最高的。

⑤按照规定，混凝土浇注块体的降温速度宜不大于1.5℃/d的规定，特别是在早期，降温速率可达3℃/d，并未对工程产生影响，这主要是混凝土早期弹性模量低，塑性大，可以充分发挥混凝土徐变特性，减低温度应力。但就整个基础降温速度而言，务必控制在1.5℃/d的平均值内，才能确保混凝土上的质量。

小结

本文对给定特定工程环境做出详细分析，在施工中对材料选择、施工布置、浇筑工艺、养护等几个环节提出了严格的控制措施，并同时指出应对基础典型位置的内外温度差进行监测。总结出合理的监测结论，结果表明基础混凝土的内外温差均在合理范围之内，从而避免了裂纹的产生，同时也说明本文所采取的温控措施的合理性和有效性。

[1]冯浩等.混凝土外加剂工程应用手册〔M〕.中国建筑工业出版社,2000.67-68.

[2]蒋叶萍.大体积混凝土施工和质量控制〔J〕.西部探矿工程，2005,（001）.

[3]肖祁林.基础大体积混凝土温度收缩裂缝控制〔J〕.甘肃科学学报，第10卷,4.