如何解决大体积砼施工温度应力问题

陈 浩，金大海，李彦华

（辽宁三盟建筑安装有限公司，辽宁 锦州 121000）

0 引言

当代建筑规模越来越大，大体积砼施工技术的应用越来越普遍，如何制定可行的大体积砼施工方案及在施工过程中采取有效措施保证大体积砼的施工质量显得尤为重要。大体积砼由于体积大、水泥用量大、内外温差大、温度收缩应力大，很容易导致砼裂缝产生。而做好大体积砼测温记录、大体积砼养护，是保证大体积砼施工质量的关键因素。

1 工程概况

辽宁医学院附属第一医院门诊医技病房综合楼，主楼为框架结构（地下室外墙为剪力墙，负一层300mm厚、负二层400mm厚），地下两层，地上二十二层，平面尺寸114.4m×37.5m，总建筑面积85200m2。基础为钢筋砼筏板基础，底板厚度1.70m，砼设计强度等级为C35，抗渗等级P6，要求底板砼连续浇筑，不留施工缝。砼工程量为7300m3，属于大体积砼（混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土）。该工程砼一次浇注量大，技术难度高，如何防止砼施工中由于水泥的水化热而引起的裂缝，是施工质量控制的难点、重点。

施工过程中为了减少或防止裂缝的产生，从两方面进行了控制，一是严格控制砼原材料质量，以提高砼本身抗裂能力和抵抗变形能力；二是在施工中采取具体技术措施，避免由于砼内外温差过大（超过25℃），引起的表面裂缝和收缩裂缝。

2 原材料选用

2.1 水泥品种

由于水泥水化热是产生温度应力的主要影响因素，所以，大体积砼所用水泥应采用水化热低、凝结时间长、后期强度高的水泥，本工程我们选用了42.5粉煤灰硅酸盐水泥。由于在砼配制时，每立方米砼中水泥用量减少10kg，就可使砼中水泥水化热温度降低1℃，因此在进行砼配合比时，保证砼强度、和易性和耐久性的条件下，尽可能减少水泥用量，通常采取在砼配合比中掺入适量的减水剂、膨胀剂和适量的粉煤灰，以替代和减少水泥的用量。

2.2 粗骨料

在通常情况下，碎石与水泥的结合力比卵石要好，因此碎石砼的抗裂性比卵石要高，所以选用粒径在10mm～30mm 内连续级配的干净碎石（为避免泵送时堵塞，石子最大粒径不大于30mm，含泥量不大于1%）作为砼的粗骨料。

2.3 细骨料

当砼用砂的细度模数过大时，拌合物的和易性不易掌握，不利于砼浇捣成型，当砼用砂的细度模数过小时，水泥用量增加，强度明显下降。所以选用砂要满足细度模数在2.7～2.9之间的中砂（含泥量不大于2%），通过0.315mm 筛孔的砂基本控制在13%～15%之间，砂率控制在40%～50%之间。

2.4 外加剂

在砼中掺入适量外加剂，可明显改善砼的和易性，减少用水量和水泥用量，降低水灰比，降低大体积砼的水化热，缩小砼的内外温差，避免砼表面产生温度裂缝，同时提高砼的强度。所以本工程采用了减水缓凝剂UEA 膨胀剂，并掺入了一定比例的粉煤灰，替代水泥，提高砼拌和物的和易性，保证大体积砼浇筑的连续性。

2.4.1 采用60d后期强度配合比，减少水泥用量约20kg。

2.4.2 砼中掺入水泥用量12%的UEA 等量取代水泥，利用其微膨胀作用，补偿砼的干缩和冷缩，使其在砼凝结过程中产生自应力，有效抵抗砼的收缩变形，防止砼开裂。

2.4.3 在砼中掺加水泥用量2‰的木质素磺酸钙减水剂，在不增加用水量的情况下，可增大砼的塌落度，减少用水量，既可减少水化热温升值3～4℃，又可延缓砼的初凝时间，有利于连续浇筑作业，同时滞缓了水泥的水化速度，使水化热缓慢释放，推迟温度峰值的到来时间，防止砼开裂。

2.4.4 砼中掺入水泥用量10%～15%的Ⅱ级粉煤灰取代水泥用量（用差量取代法计算），这样不仅可以提高砼的和易性，还可有效降低水化热，防止砼干缩裂缝的发生。

2.4.5 做好砼的原材料检验，控制骨料粒径和含泥量，进行配合比优化设计，提高砼的极限抗拉强度。

2.5 配合比设计

砼等级C35，抗渗等级P6，塌落度控制在140mm～160mm范围内。在砼施工前，应将用于砼拌合的所有粗、细骨料、外加剂委托有资质的实验室进行试验，对砼配合比进行试配，并出具施工配比单。在实际施工时，应根据天气和现场砂、石含水率的变化，及时调整施工配合比中的用水量。

3 组织措施

对砼搅拌设备、输送设备和振捣设备进行全面的维修和保养，并均保证一用一备，确保砼浇筑的连续性。

3.1 对搅拌砼用的粗细骨料、水泥、外加剂均提前送实验室进行检验，确定好施工配合比，原材料要备用充足并有富余，确保了施工的连续性。

3.2 在砼搅拌站设专人掺入外加剂，做到参量准确。

3.3 施工现场对砼定时检查，测定砼的塌落度和温度，砼的入模温度≥5℃，同时严禁砼在施工现场临时加水。

3.4 砼浇筑连续进行，间歇时间不得超过3.5h，同时已浇筑的砼表面温度在未被新浇筑的砼覆盖前不低于2℃。

3.5 设专人负责测温及养护和管理工作。

3.6 做好现场砼全过程的质量管理，对原材料质量和砼配合比、坍落度、浇筑高度、砼振捣、试块制作、测温、养护等进行全面的检查，作好记录。基坑内设专人指挥下料，严格控制浇筑厚度及振捣和接茬方法，认真做到分层连续浇筑，防止出现施工缝。设专人查看模板、钢筋、螺栓、预埋铁件，随时检查，发现有变形、移位现象，立即纠正。实行三班作业（在底板砼浇筑时），严格执行交接班制度，砼浇筑完毕，及时进行保温、保湿。

3.7 严格按照施工方案进行施工，按质量标准操作。现场指挥和值班人员时刻检查施工质量情况，出现问题及时处理纠正，确保工程质量。

4 技术措施

4.1 控制各原材料的温度，以保证材料的入模温度与理论计算基本相近。

4.2 砼内部温升值计算及测温点布置。

4.2.1 砼水化热温升值按下式计算：

式中，

T（t）为砼浇筑完t 段时间内，砼内部最高温度值（℃）。

C 为砼中每m3的水泥用量，取C=350kg。

Q 为每kg水泥水化热量，取Q=335J/kg.

C 为砼的热比，取c=0.96J/kg.k

p 为砼的质量密度，取p=2400kg/m3。

m 经验系数，取m=0.3

t 砼浇筑后至计算时的天数。

T0砼的入模温度，取T0=10℃

将以上各值代入上式，得T（3）=42℃，T（5）=52℃，T（7）=57℃。

4.2.2 根据施工经验，砼浇筑后3～5 天达到最高温度值，以后随着散热的影响，温度逐渐降低。根据以上各值，砼内部最高温度值在45℃～48℃之间。本工程要求不得出现砼的温度收缩裂缝，这么高的温度值要求我们必须采取严格的温控措施，控制砼表面与内部的温度差不超过25℃。监测方法是在基础底板内埋设温度测点，平面间距7m（纵、横），每点设三个测孔（φ20 薄钢管，底部填实，与底板钢筋绑扎牢固），分别测量上、中、下及表面四个温度值，每天8h、16h、24h 三次测温，连续测量18 天，发现温度差超过25℃时立即采取降温或保温措施。

4.3 砼浇筑方案

4.3.1 本工程基础底板砼浇筑量为

7300m3，要求一次性浇筑完成。为减小浇筑强度（即每小时浇筑砼量），采用斜面分层浇筑，每层长6m，宽度20m，浇筑面积为120m2，砼初凝时间以3.5h 计，每层浇灌厚度为300～400mm。

4.3.2 砼供应采用五台ZLJ525CGGB2 砼搅拌运输车，砼浇筑采用一台ZL45250GJB2砼输送泵车，可满足砼浇筑需求。

4.3.3 砼浇筑采取由东向西，分3条作业线，齐头并进，斜坡分层，循序前进，一次到顶的浇筑方法。每层浇筑时自下而上进行，浇筑厚度30～40cm，斜坡水平长度6m，在每个浇筑带的前后2台振捣棒振捣，并严格控制振捣时间、间距和深度。

4.3.4 浇筑时，每隔半小时，采取在砼初凝时间内，对已浇筑的砼进行一次重复振捣，以排除砼因泌水在粗骨料、水平筋下部生成的水分和空隙，提高砼与钢筋之间的握裹力，增强密实度，提高抗裂性。浇筑成型后，按设计标高用刮杠刮平，在初凝前用木抹子抹平、压光，已闭合收水裂缝。

4.4 保温、降温和测温

4.4.1 砼在浇筑完后3h 内，在砼上表面先盖一层塑料薄膜，再盖草袋两层，侧面挂一层草袋，进行保温保湿养护。

4.4.2 安排专人进行砼覆盖养护及测温工作，测温记录及时、准确（测温管内灌入自来水，不低于20cm）。

4.4.3 根据测温情况，必要时加盖草垫或采取其他保温措施，保证砼的内部与表面温度之差不超过25℃，日降温幅度不超过10℃.

4.4.4 当砼内部和表面温度差小于10℃以后，停止测温工作。

5 实施效果和经验

该工程筏板基础砼按要求一次连续浇筑完成，经建设、设计、监理、施工、质监部门联合验收，认为其密实度、完整性、表面平整度完全符合施工验收规范要求，砼的强度及抗渗性均满足设计要求，消除了砼表面裂缝，施工技术达到同行业先进水平，为大体积砼施工积累了经验。实践证明大体积砼施工，只要方案可靠、方法正确、组织周密，完全可以避免温度裂缝的产生，从而有效地提高大体积砼的施工质量。

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