基于温度应力效应下大体积混凝土裂缝防控策略探析

2013-08-15连惠坦

江苏建材 2013年5期

连惠坦

（福建省福州三桥建筑工程有限公司，福建福州350007）

作者：连惠坦(1963-)，男，大专，工程师，建筑施工专业。

0 引言

采用体积较大的整体混凝土作为巨型基础是建筑工程中比较普遍的结构形式。这种大体积钢筋混凝土一次连续浇筑方量大、工程条件复杂，浇筑后水泥因水化引起水化热，混凝土内部和表面因此形成了较大的温度差，使得大体积混凝土的表面产生温度裂缝。大体积混凝土施工的特点对施工技术提出了较高的要求。因为裂缝尤其是重要结构部位裂缝的形成将降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，进而危害到建筑物的安全使用。同时，由于大体积混凝土基础工程施工情况复杂、原材料的材料性能差异较大，在控制温度变形裂缝的施工设计中，不仅要考虑结构计算、构造设计、材料组成等综合性问题，还应做好施工过程中的温度控制，以保证大体积混凝土的施工质量。

1 重视高质量施工方案的设计

大体积混凝土施工方案的设计包括施工前准备、施工器具和施工技术三个方面。对混凝土的运输供应及现场输送，养护温度进行计算预控，并对其运输、浇筑、振捣、表面处理、养护测温及试验等制定具体措施。施工重点在于确定一定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割，最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位[1]。另外，水平施工缝留设位置也应加以注意，浇筑时间的确定应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季施工，则应采取材料降温措施来控制混凝土入模温度。施工器具准备主要包括建筑工程所需的白线、铝合金刮尺、尖锹、平锹、水泵、配电箱、平板振捣器等。大体积混凝土浇筑前应保证混凝土供应单位已经办理了预拌混凝土浇灌申请及委托单等。

2 优选合格材料，保证温控质量

2.1 选用合格材料

在大体积混凝土施工中，材料的选择是决定施工质量的关键。一是确保使用低水化热或中水化热的水泥进行混凝土配置，要求骨料所占比重达到大体积混凝土绝对体积的 80%～83%范围，且表面清洁、没有弱包裹层、线膨胀系数小、级配良好。为了满足和易性和减缓早期发热量的要求，可在混凝土中掺加适量的粉煤灰。二是混凝土配制应选用合格外掺材料，严格控制砂石含泥量，以减少混凝土的收缩，提高混凝土抗拉强度和极限拉伸值[2]。混凝土自拌合料装入搅拌筒内起到卸料止，搅拌不少于1.5～2 min。在运送过程中，要注意离析、灰浆及坍落度变化。三是大体积混凝土尽量在低温条件下施工，应详细分析好温度，包括收缩应力，并采取适合的降低温差措施。如在夏季当室外气温≥30℃以上时，可在砂石堆上搭设简易遮阳设施，必要时向砂石堆喷射冷水降温，以帮助降低混凝土初始温度。

2.2 重视混凝土的配合比设计

配合比设计是预防混凝土裂缝的重要环节。设计的大体积混凝土，既要求水泥活性高，又希望水泥发热低，可选择热膨胀系数低的集料，所配制的混凝土的热膨胀系数低，从而减少混凝土变形的温度。要反复试验确定最优配合比。首先在满足强度前提下掺加粉煤灰等掺合料（可达水泥用量的25%～60%），减少水泥用量降低水化热。其次，在满足坍落度要求的前提下，最大限度控制水灰比。第三，可掺加高效减水剂（如木质素、糖蜜等）和微膨胀剂，掺高效减水剂可以使混凝土缓凝，初凝时间＞9 h可推迟水泥水化热峰值出现，降低混凝土表面温度，掺加微膨胀剂可以补偿混凝土的收缩。

3 通过测温进行有效温度控制

施工技术人员可根据平面图形，在有代表性的位置布设传感器或设置温度测量孔，实时控制混凝土内的温度变化。中间部位重点检测，四周边角可适当减少一些。之后对大体积混凝土进行温度计算，从理论上掌握大体积混凝土内部温度发展变化情况和温度应力的发展情况，将实际施工监测结果与理论计算结构进行比较，及时确定相应的温控措施。大体积混凝土内外温差、降温速度及环境温度的测试，每昼夜应不少于4次，实际每两小时测一次。混凝土的上表面温度，应以混凝土上表面以下50 mm处的温度为准。混凝土的下表面温度，应以混凝土底面向上50 mm处的温度为准。内外温差控制在25℃以内，基础表面温度与底面温度均控制在20℃以内，及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度不至过大。

4 混凝土浇筑过程中的质量控制

混凝土浇筑过程中的质量控制可以有效预防裂缝的产生，主要考虑两个方面：①避免因分层浇筑时间的间歇而使前层混凝土初凝后，再浇筑次层混凝土，造成施工冷缝。②浇筑过程中应保证混凝土的均匀性和密实性。浇筑方法按照“斜面分层、薄层浇筑、循序退打、一次到顶”的原则连续浇筑施工。在混凝土浇筑入仓时，可采取强制通风、喷雾等方式，加速仓内热量的散发；也可采用铺设冷却水管等有效措施降低混凝土后期硬化时所产生的内外温差。浇筑的顺序可从低处开始，顺着基础平面长边方向由一端向另一端推进，逐层上升至基础顶面[3]。必须在下层混凝土初凝之前完成上层混凝土的浇筑，并及时排出混凝土表面泌水。如果混凝土在下层铺筑前已经出现初凝现象，必须采取措施，对该混凝土层面进行冲毛至露出粗骨料，后对混凝土面进行撒浆处理后再进行下层铺筑。并且要注意振捣过程中的施工技术控制，可采用二次振捣法、浇筑后及时排除表面积水等方法来增大混凝土的密实度及整体的均匀性。

同时在结构设计中采取后浇带做法，目的在于疏导，将结构人为分出一道“竖缝”可以释放整个结构前期混凝土的收缩应力，等大的混凝土收缩变形结束后，再进行二期浇筑，使结构成为一个统一的整体。要注意留置后浇带间距，在正常施工条件下，间距控制在20～30 m，后浇带的宽度一般为600～800 mm，这样可以利用后浇带控制因温差及收缩引起的裂缝，有利于不设永久伸缩缝。

5 实现良好的覆盖养护

良好的养护可以加强浇筑后混凝土的内外温度控制，其目的是减少混凝土表面热散发，减少混凝土表面的温度梯度，防止产生表面裂缝。养护施工技术关键在于缩小降温过程中的温差，努力使混凝土温度慢慢下降到接近外界气温，以便减小温度应力，避免产生裂缝[4]。施工要点主要有：①基础钢筋砼底板，浇筑砼终凝后搭茬覆盖一层塑料布，覆盖两层40 mm阻燃草被，再覆盖一层建筑彩条布。②基础钢筋砼梁，梁侧面用40 mm厚阻燃草被贴紧模板，再用建筑彩条布包裹草被。③基础底板后浇带部位，在砼后浇带上面覆盖一层竹胶板、两层阻燃草被、一层建筑彩条布。④楼板浇筑完砼，砼终凝后在砼上面覆盖一层塑料布、一层阻燃草被。

采用多层塑料薄膜和草袋交替覆盖的养护方法，便于及时增盖和拆除，也便于及时调整、控制局部部位的温度变化，从而达到国家规范规定的25℃混凝土内外温度差控制。养护期应以混凝土强度增长最快的阶段为准，即 7～28 d。尽量晚拆模，拆模后要立即覆盖或及时回填以避开外界气候的影响。