谈谈高层建筑大体积混凝土施工技术-以某工程为例

（东山县梧龙硅砂矿，福建 漳州 363400）

谈谈高层建筑大体积混凝土施工技术-以某工程为例

林松峰

（东山县梧龙硅砂矿，福建 漳州 363400）

随着城市化建设的不断推进，大型以及特大型建筑工程与日俱增，在此背景下，大体积混凝土以其结构厚实、整体性强、耐久性好等优势在混凝土墙、地下室、底板等工程中得到了推广应用。然而在施工中，大体积混凝土容易受材料、温度、变形等影响而出现裂缝，本文结合某工程实例，就目前大体积混凝土产生温度裂缝问题的起因作了分析，以供同行参考。

大体积混凝土；裂缝问题；施工技术

概述

大体积混凝土的定义：现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础等。它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m.它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生因此在本文中笔者在大体积混凝土结构的建筑工程中所运用的温度监测以及裂缝控制策略，为今后同行业中大体积混凝土建筑工程的施 工提供了便利，同时也为未来进行深入的理论性研究提供了试验以及理论的参考依据。

1 大体积混凝土结构产生裂缝问题的原因分析

大体积混凝土结构在施工阶段可能产生的温度裂缝问题，通常情况下是因为其结构内部的矛盾发展结果。一方面，该温度裂缝是混凝土结构因为内外温差所产生应力与应变，而另一方面则是混凝土结构物的外约束以及混凝土各个质点的约束而阻止了这种应变产生，那么一旦在温度应力超过了混凝土结构自身能够承受的极限抗拉强度时，就将会因此而产生不同程度的裂缝问题。众多大体积混凝土结构的建筑工程实例已经充分证明，产生这种温度裂缝的主要原因如下几点：

1.1 混凝土结构中水泥水化热的影响

水泥材料在水化过程中可能会产生非常大量的热量，这是导致大体积混凝土结构内部温度骤然上升的根本热量来源。因为大体积混凝土结构的横截面的厚度比较大，因此水化热聚集在其结构的内部时不容易散发，便将会引起大体积混凝土结构内部的急骤升温。因此大体积混凝土结构的导热性能比较较差，在施工浇筑初的期混凝土的弹性模量以及强度都非常的低，那么就将对水化热急剧温升所引起的变形问题约束较小，因此温度的应力也相对比较小。伴随大体积混凝土结构的龄期不断增长，其弹性模量以及强度也将会相应的提高，这将对混凝土结构的降温收缩变形问题的约束力越来越强，那么便会因此产生比较大的温度应力，在混凝土结构的抗拉强度不能够有效地抵抗结构中的温度应力时，也就会因此产生温度裂缝。

1.2 混凝土结构的内外约束条件影响

大体积混凝土结构一般会和地基结构浇筑在一起，那么在外界的温度变化时其自身便会受到地基结构的限制，所以就随之产生了外部的约束应力。混凝土结构在早期的温度逐渐上升时，由此产生的膨胀变形问题会受到其约束面的约束而产生相应的压应力，在此时混凝土结构的弹件模量比较小，然而徐变以及应力松弛相对比较大，因此和基层结构的连接程度不够牢固，因而该压应力也就相对较小。但是在温度下降时，则将因此产生比较大的温度拉应力，假如拉应力超过了混凝土结构的抗拉强度时，则将会出现垂直裂缝问题。因此可见，降低其大体积混凝土结构的内外温度差以及改善其约束条件，是有效防止与改善大体积混凝土结构产生裂缝问题的重要策略。

1.3 混凝土结构受到外界气温变化的影响

大体积混凝土结构一般在建筑工程的施工期间，外界环境温度的变化对于防止大体积混凝土结构开裂具有极为重要影响。大体积混凝土结构的浇筑温度和外界环境气温之间具有着直接的关系，同时其浇筑温度又在另一方面严重影响着大体积混凝土结构的内部温度变化。那么温度应力就是由温差而导致的变形所引起，假如外界环境的气温下降，尤其是环境的气温骤降情况，通常就将会加大该混凝土结构的温度梯度，同时温差愈大，其相应的温度应力也就愈大，很容易导致大体积混凝土 结构出现裂缝。

图1 3.9m厚筏板基础测温曲线

1.4 混凝土结构收缩变形的影响

混凝土结构的收缩变形详细分为了塑性的收缩变形以及干燥的收缩变形这两种。那么在大体积混凝土结构硬化之前，其正处茌一种塑性 状态中，那么如果上部混凝土结构的均匀沉降受到了外界因素的限制，比如遇到了钢筋或者大的骨料，或者其平面面积比较大的混凝土结构，其在水平方向上的减缩要比垂直方向上更加困难时，便很容易形成相应的一些不规律塑性收的缩性裂缝。

2 基础底板大体积混凝土温控工程算法分析

以某高层公寓的基础底板混凝土的温控工程施工为例，该基础的平面尺寸大约是1205. 28m2，混凝土的厚度一般约为1.5米，加厚局部，最厚处大约3.9米，浇筑混凝土的量为2200 m3。平均气温为21℃。混凝土的强度为C35，防水的等级为P8。采用连续推进，一次到顶，自然流淌的施工技术。

经计算，表面的温度为24. 82℃，二者温差为15. 40℃，。而大气温度和表面温度之差是3. 82℃，所以不用采取其他的措施 。 局部加厚的混凝土内部的最高温度是50. 15℃，表面温度是23. 46℃，温差是26. 69℃，超过规定的25摄氏度，调整之后，表面温度和大气温度的差，分别为19. 75℃和9.40℃。

图2 筏板基础平均测温曲线

结合图l、图2更加以上显示出的数据分析工程实测的平均温度曲线，说明经验公式和实测温度见有一定的偏差，需要研究更为精准的方法，方便知道大体积混凝土的实际施工。

3 温度应力场与温度场的有限单元法

大体积混凝土里，由于水化热是随着时间变化的一个物理量：有限差分解法、解析解法、有限单元法。大量工程的计算结果显示，有限单元法是最好的。其具有的优点如下：

①容易适应不规则的边界；

②温度的梯度比较大的区域里，可采取的措施是加密局部网格，使计算的精度提高。

3.1 线性瞬态热传导问题求解

那么所讨论的问题为线性的。用隐式饵法中向后差分法来求瞬态的热传导，隐式的解法之中，效果较好的就是向后差分法。

该式是线性方程组。t=0是初始瞬时，视为{T}n，代到该式中，可求得第一时段的温度{T}n+l，用此方法逐步进行递推，可计算任意时间的温度。

3.2 传热问题

为充分的考虑土壤温度场与大体积混凝土温度场互相的影响，采用了一维不稳定的耦合热传导的方程组描述出混凝土传热的问题。

3.3 分析ANSYS 5.7的计算结果

本文采用了ANSYS的有限元分析软件模拟计算了大体积混凝土的温度场，提供出预防混凝土产生裂缝的数据，为确定大体积混凝土中耦合温度场运用的必要性及其内部温度场分布的规律。

结语

在建筑行业，大体积混凝土已被广泛应用，在施工中最重要的就是裂缝的控制，同时大体积混凝土的浇筑也是施工技术的关键。然而串联起整个施工技术的核心是养护时温度的控制，只有控制好温度，才能控制好裂缝的产生，才能做到良好的浇筑。

[1]叶松国，邹海江.高层建筑地下室大体积混凝土温度裂缝的控制[J].山西建筑，2008（22）.

TV54

A