鋼筋混凝土片筏基礎施工溫度裂縫控制

摘要:建筑工程大體積混凝土結構中，水泥水化過程中會釋放的水化熱會產生較大的溫度變化和收縮作用，而導致鋼筋混凝土產生裂縫。本文主要針對此進行分析溫度裂縫形成原因、控制裂縫計算以及質量保證措施加以闡述。

關鍵詞:溫度裂縫裂縫控制計算 裂縫防治

一、工程概況

本工程位于江蘇沛縣某電廠內，由三個內徑為20m、高33.3m、壁厚為0.4m的筒倉基礎相連構成。鋼筋混凝土澆筑厚度為1.6m，基礎鋼筋混凝土工程量約為1600m3。由于本工程基礎混凝土體積較大，在施工過程中采取了事前質量控制、事中質量控制、事后質量控制來保證大體積混凝土的施工質量。本章僅就采用商品混凝土產生的溫度裂縫的成因分析、混凝土澆筑前的裂縫控制計算及質量控制措施加以重點闡述。

二、混凝土澆筑方案

本工程筏板基礎混凝土體積較大，為了保證結構安全性，要求混凝土連續澆筑，一次成活。

a確定合理的澆筑方向:本工程分三層澆筑一次成型的施工方法，三層混凝土澆筑厚度分別為500㎜、600㎜、500㎜，合理控制分層之間的時間間隔在混凝土初凝前.

b為加快進度，在現場集中攪拌站，利用混凝土輸送泵直接將混凝土輸送到基坑內澆筑，另外利用塔吊配合混凝土澆筑施工.

c混凝土澆筑采取從任一圓中線開始，兩個施工隊相向澆筑，齊頭并進，循序前進，分層一次澆筑到頂的澆筑方法，即采用自然流淌形成斜坡的澆筑方法，能較好地適應泵送工藝，提高效率，保證上下接縫.

d選擇良好顆粒級配的粗細骨料，嚴格控制其含泥量，加強混凝土的振搗，提高混凝土的密實度和抗拉強度，減少收縮變形。

e加強混凝土的長時間養護，布置測溫控制點，定人定時測量，本工程采用一層塑料薄膜和兩層草簾子覆蓋養護。

三、混凝土裂縫成因分析

工程實踐及科學分析都表明，混凝土結構中微小裂縫是不可避免的，混凝土構件的任何裂縫都是微小裂縫發展的結果。混凝土出現裂縫的原因分析:

a混凝土自身特性產生裂縫的原因

混凝土是由粗骨料、細骨料、水泥、水等材料，經水泥水化后與骨料組成的混合物，在經過化學收縮塑性收縮碳化收縮及干燥收縮后，總收縮量為0.04-0.06%。同時隨著水泥強度等級提高，細度增大，混凝土收縮會進一步加大，也就是說混凝土的收縮是其自固有的特性，且因此產生裂縫也是常見的。

混凝土干縮裂縫的原因，混凝土在凝結過程中要發生體積變化，當混凝土要收縮而又受到構件限制時，如果約束力大于收縮力即產生裂縫，造成混凝土裂縫是混凝土在硬化后，長時間水分蒸發

溫度引起裂縫，大體積混凝土結構，澆筑后水泥水化反應產生大量水化熱，內部熱量不易散發出去，結構內部溫度升高，而其表面蒸發熱量快，此時形成內外溫差，促使混凝土內部產生應力，表面產生拉應力，當表面拉應力超過結構構件所允許的極限抗拉強度時，就會在表面產生裂縫，隨著水化反應減弱，混凝土逐漸降溫，在降溫過程中，同樣會產生裂縫。

在混凝土澆筑過程中，特別是板墻等表面較大的結構件，常常出現中部寬兩端窄的梭形裂縫，發生位置一般在面板肋交接得處，梁板交接處，梁柱交接處，及結構變截面的地方，這種裂縫產生的主要原因是在混凝土澆筑過程時，在重力作用下，粗骨料密度較大者會緩慢下移，沉降密實，水及氣泡等小密度者被擠到混凝土表面從而，造成混凝土骨料分布不均勻，使內部產生應力缺陷，由此出現局部裂縫，塌落度越大，混凝土越厚，保水性越差，沉降越嚴重，越易產生裂縫。即使均勻沉降，由于內部鋼筋等阻礙，骨料分布不均勻，有時也會出現裂縫。

b施工原因造成的裂縫

由于混凝土的施工過程中，對混凝土及泵送混凝土缺乏認識，由此產生裂縫，一般有如下的一些情況:

用插入式振動棒密實混凝土，使混凝土流淌、攤鋪，從而造成某些區域骨料集中，某些區域灰漿集中，在灰漿集中區域會出現大量的收縮裂縫

現場加水或過量外加劑，從而增大了水灰比，不但降低了混凝土強度，也易造成密實后的泌水，留下大量泌水通道，失水后混凝土表面產生毛細管收縮力，造成裂縫的出現。

施工后的養護是否及時與質量好壞，不但影響混凝土質量，而且也會影響混凝土收縮增大而導致裂縫。

混凝土加載過早，致使混凝土局部塌陷而應力集中，導致混凝土出現裂縫。

通過以上原因分析，建筑工程大體積混凝土結構中，由于結構截面尺寸大，水泥用量多，水泥水化過程中釋放的水化熱會產生較大的溫度變化和收縮作用，而形成的溫度收縮應力超過了混凝土的抗拉強度，是導致鋼筋混凝土產生裂縫的主要原因。因混凝土表面和內部的散熱條件不同，形成溫度內高外低，混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，當拉應力超過混凝土抗拉強度時，就會產生裂縫。所以控制好混凝土的溫差是混凝土成型質量的重要保證。

四、溫度計算

在大體積混凝土施工前，必須進行溫度應力的計算，并預先采取相應的技術措施控制溫度差值，控制溫度裂縫的開展，做到心中有數，科學指導施工，確保大體積混凝土的施工質量。

4.1溫度的計算

攪拌站提供的混凝土每立方米各項材料用量及溫度如下:

水泥:367㎏，30℃

砂子:730㎏， 25℃，含水率為3%

石子:1083㎏， 25℃，含水率為2%

水:195㎏，25℃

a混凝土拌合物的溫度

T0=【0.9(mceTce+msaTsa+mgTg)+4.2Tw(mw-ωsamsa-ωgmg)+c1(ωsamsaTsa+ωgmgTg)-c2(ωsamsa+ωgmg)】÷【4.2mw+(mce+msa+mg)】

mw、mce、msa、mg--水、水泥、砂、石的用量(㎏)

Tw、Tce、Tsa、Tg--水、水泥、砂、石的的溫度(℃)

ωsa、ωg砂、石的含水率(%)

c1 、c2水的比熱容(kJ/㎏)及溶解熱(kJ/㎏)

當骨料溫度≤0℃時，c1 =2.1，c2=335

當骨料溫度>0℃時，c1 =4.2，c2=0

為了簡便計算，外加劑等的重量均計算在水泥的重量內.

代入數值T0=23.6℃

b混凝土拌合物的出機溫度

T1=T0-0.16(T0-Ti)

T1-混凝土拌合物的出機溫度(℃)

Ti-攪拌棚內溫度(℃)

T1=23.6-0.16(23.6-30)=24.6℃

c混凝土拌合物澆筑完成時溫度

T2=T1-(αtt+0.032n)(T1-Ta)

T2-混凝土拌合物經運輸至澆筑完成時的溫度

α-溫度損失系數(h-1)

tt-混凝土自運輸至澆筑完成時的時間(h)

n-混凝土運轉次數

Ta-運輸時的環境氣溫(℃)

T2=25.1℃

混凝土拌合物澆筑完成時的溫度計算中略去了模板和鋼筋的吸熱影響.有關的計算可以參照《混凝土結構工程施工及驗收規范》

4.2混凝土最高溫升值(℃)

Tmax=T2+(mce/10)+(F/50)

Tmax-水泥用量(㎏)

F---粉煤灰用量(㎏)

Tmax=61.8℃

該溫度為基礎底板混凝土內部中心點的溫升高峰值，該溫升值一般都略小于絕熱溫升值，一般在混凝土澆筑后3天左右產生，以后趨于穩定不再升溫，并且開始逐步降溫.

4.3混凝土表面溫度

規范規定:對大體積混凝土的養護，應根據氣候條件采取相應控溫措施，并按需要測定澆筑后的混凝土表面和內部溫度，將溫差控制在設計要求的范圍以內;當設計無具體要求時，溫差不宜超過25℃，因此將混凝土表面的溫度控制在20℃左右，這樣混凝土內部溫度與表面溫度，以及表面溫度之差均不超過25℃.表面溫度的控制可采取調整保濕保溫層的厚度.

4.4混凝土中心溫度

Tmax=To+(Tt×ξ)=57.59℃

采用一層塑料薄膜和二層草簾覆蓋養護.

五、混凝土裂縫的防治

加強事前控制，制定防范措施，是混凝土工程質量達到合格的重要保證;對于大體積混凝土施工主要控制有害裂縫的出現和發展，而內外溫差的控制是裂縫控制的主要方法。可以從降低水泥水化熱、改善混凝土原材料施工配合比;加強施工中溫度控制，改善約束條件、削減溫度應力、加強混凝土的振搗、提高混凝土的密實度.

a為減少混凝土由于自身原因引起的裂縫一般應注重原材控制和配合比優化

原材料的質量控制，精心選材

Ⅰ粗骨料:一般在粗骨料粒徑滿足結構鋼筋凈距設計和泵送要求時，優先選用較大粒徑骨料，粒徑大可以減少水泥用量，進而減少混凝土自身收縮，另外，粗骨料應是級配連續且含片狀不超標，從而增加混凝土可泵性，減少砂率，達到減少混凝土自身收縮的目的。

Ⅱ細骨料:采用級配合理的中砂，可降低用水量，進而可降低混凝土裂縫的出現，同時降低砂中含泥量，也可降低混凝土的收縮量，減少混凝土裂縫出現的可能性。

Ⅲ摻入適量減水劑，可以大大減少用水量，從而在水灰比不變的情況下，可減少水泥用量，降低混凝土收縮量，加入適量粉煤灰，礦粉等摻各料，可改善混凝土的特性，提高右泵性，降低水化熱，增加密實度，減少混凝土裂縫出現。

配合比做優化

配合比設計應符合普通混凝土配合比級配規范，除要滿足強度外，還要考慮運輸、泵送等因素。科學的配合比設計，應考慮最適宜的塌落度，砂率、加摻摻和料。總之，在保證強度的前提下，盡量減少水泥用量和減小坍落度。

b大體積混凝土溫差裂縫防治

對大體積混凝土施工，應在施工前計算混凝土升溫峰值，估計內部溫差及降溫速率，制定切實可行的技術措施，同時選擇適宜的原材及合理的配合比，及時養護

Ⅰ選擇適宜材料，降低混凝土水化熱，選擇中低熱水泥，摻入適宜粉煤灰，礦粉或膨脹劑

Ⅱ采用二次抹壓的施工技術，可有效消除由于干縮及塑性收縮而引起表面裂縫，增加內部密實度。

Ⅲ加強施工后養護:

保濕養護:二次抹壓后，迅速覆蓋塑料薄膜，減少水分蒸發

保溫養護:按溫控制措施，選擇養護材料，覆蓋厚度及養護時間，目的減緩降溫速度，減少內外溫差。

Ⅲ拆模后，迅速回填。減緩溫差變化。減少裂縫。

c塑性(沉陷)收縮引起裂縫防治

應嚴格控制坍落度，一般設計值+20，避免過大，表面保濕、保溫養護及時充分。對大面板拆模部分防止產生干燥收縮。

d不要在同一處連續給料及同一處連續振動趕料，應現時在2-3M范圍內移動、布料。避免同一處連續振動。嚴禁在施工中隨意加水及外加劑。可按可行技術方案保溫、保濕、防風等措施。

作者簡介:

王明生1973.05男中煤大屯建筑安裝工程公司工程師