大體積混凝土工程溫度裂縫控制應用研究

潘飛

（寧夏煤炭基本建設公司，寧夏 石嘴山 753000）

1 工程條件

該工程地下為500mm厚素混凝土墊層和1200mm厚鋼筋混凝土承臺，地上為500～700mm厚鋼筋混凝土墻壁，建筑高度16m，占地面積1500m2。采用混凝土灌注樁基礎，由于地質條件較差，砂巖層較深，加上地下水量豐富，樁持力層設在第六層粘性土上，單樁承載力較低。因此承臺采用群樁承載，承臺底板面積較大，承臺厚為1.2m。屬于大體積混凝土?；炷翉姸鹊燃墳椋簤|層為C15，承臺、墻壁為C30。承臺混凝土澆筑總量為2000m2。

由于混凝土強度高，體積大，鋼筋密，工程條件復雜，工藝要求高等特點，設計要求采取一次性連續澆筑而不留任何施工縫，同時必須滿足強度、剛度和耐久性的要求，控制溫度變形和裂縫展開。

2 大體積混凝土施工與養護

（1）大體積混凝土的材料選用

①水泥的選用由于水泥在水化反應過程中產生大量的熱量，使大體積混凝土產生較大的溫升，引起混凝土變形產生裂縫。因此選用水化熱較低的P.s32.5的礦渣硅酸鹽水泥。

②粗骨料的選用粗骨料級配合理，在相同水灰比的情況下可減少水和水泥的用量。大體積混凝土應優先采用自然連續級配的粗骨料，粒徑不宜過大，否則容易引起混凝土的離析，影響混凝土的質量。本工程選用5～40mm連續級配的碎石，并不得含有針片狀等碎石屑。含泥量控制在1%以內。

③細骨料的選用大體積混凝土的細骨料宜采用優質的中、粗砂，細度模數控制在2.6-2.9之間。采用優質的中、粗砂可減少水泥及水的用量，降低混凝土的溫升和減少收縮。因此本工程采用細度模數為2.8的中砂，含泥量控制在2%以內。

④外加劑的選用大體積混凝土中摻入一定比例的緩凝減水劑，不僅能提高混凝土的和易性，也減少了單位混凝土中的水和水泥用量，減慢水化速度，從而降低了水化熱及其收縮，本工程摻加DQ-3D型緩凝減水劑，該外加劑有緩凝、膨脹、減水組分，為水泥用量的3%。具體摻入方法為：將粉末狀外加劑按水泥用量一定比例直接摻入混凝土拌和料中，保證攪拌均勻[1]。

⑤外摻料的選用由于混凝土中摻入一定數量的粉煤灰后，能夠代替部分水泥以減小水化熱，降低混凝土的溫升，同時改善混凝土拌和物的流動性、粘聚性和保水性。摻量為水泥量的15%。

（2）大體積混凝土澆筑工藝

①混凝土的澆筑方案

大體積混凝土澆筑方案可分為全面分層、分段分層及斜面分層。水平全面分層是要做到第一層澆筑完成后，第二層開始澆筑時，第一層混凝土尚未凝固，如此逐層進行，直至澆筑完畢

[2]。水平分段分層是對厚度不太大、面積或長度較大的工程，可采用沿水平方向分段分層澆筑的方案，該方案關鍵做到第二層開始澆筑時，第一段接頭處還未凝固。斜面分層是對于厚度較大的工程，可采用此方案。此方案關鍵在于施工時應從澆筑的下端開始，逐漸上移，澆筑層的坡度不宜大于1：3，以保證工程質量。對于本工程大體積混凝土澆筑，遵循"同時澆搗、分層堆累、一次到頂"的斜面分層方案。承臺混凝土分層厚度為300～500mm。

②混凝土的二次振搗

大量現場試驗證明，對澆筑后未初凝的混凝土進行二次振搗，能排除混凝土因泌水在粗集料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，增加混凝土的密實度，從而可提高混凝土的抗裂性。高頻振動棒要垂直插入，快插慢拔，插點交錯均勻布置，在振動上一層混凝土時，要在下層混凝土初凝前進行，且應插入下一層50mm，以消除兩層間的接縫，震動器在每一插點的振動延續時間，以混凝土上表面水平并出現水泥漿及不再出現氣泡、不再明顯沉落為度，振搗時間過短，混凝土不易振實，而時間過長，會引起離析。根據現場試驗觀察確定在混凝土澆筑60min后進行二次振搗。

③混凝土的二次抹壓

二次抹壓可以閉合混凝土初凝出現的裂縫，澆筑后2h，開始進行表面處理，先按標高用刮尺刮平，初凝前用木蟹打磨，待混凝土收水后，在用木蟹施以二次抹壓搓平，以閉合收縮裂縫。

（3）大體積混凝土養護

防止水泥水化熱引起結構物開裂，在溫控工藝上一般有兩大類。第一類是降溫法，即在混凝土澆筑成型后，通過循環的冷卻水進行降溫，以減少混凝土內外溫差；第二類保溫法（又稱蓄熱法），即在混凝土澆筑成型后，通過保溫材料，電熱器或定時噴澆熱水等方法，提高混凝土表面及四周散熱面的溫度。

本工程采用降溫和保溫法相結合，在承臺鋼筋安裝完成前，完成降溫管的安裝布置，混凝土澆筑前進行通水試驗，保證降溫管暢通、且不漏水、滲水，混凝土澆筑完、二次抹平后先用塑料薄膜覆蓋，再覆蓋兩層草袋。當測溫表明混凝土內外溫差達到25℃時，采用混凝土表面保溫的方法來減少混凝土內外溫差，再立即用一層塑料薄膜一層草袋覆蓋混凝土，降低混凝土內外溫差。混凝土養護14d。整個施工過程，降溫速率控制在1.5℃/d內，施工中有兩次突然降溫，也沒引起過大的溫度降。

3 大體積混凝土測溫

采取以上措施后，經過計算，預測混凝土內外溫差在《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204-2002限定的不宜超過25℃的限值以內，但為及時了解混凝土內部各階段、各部位溫度變化，防止異常天氣引起大的溫差，按以下方案進行監測。當混凝土內外溫差達到報警值時及時采取措施，防止混凝土出現裂縫[3]。

測溫點的布置力求反映混凝土內部溫度場的變化情況，根據本工程的平面尺寸，形狀和厚度，布置承臺水化熱較大的中部，每組沿厚度方向可布置3個測點。對于大體積混凝土的溫度進行監測，實現信息化施工。測溫結果如下：

①平均看來，大體積混凝土中部點的溫度最高，底部附近點其次，表面附近點因為散熱比較快，所以溫度最低。

②混凝土澆筑后溫度即開始上升，在澆筑后第3d，溫度上升最高，這是因為水化熱在這一段時間內釋放最大。由于最高溫升來得早，如果養護不及時，很容易造成內外溫差大，產生表面裂縫，因此，對大體積混凝土要及時保溫養護，控制溫差。

③從第3d到第5d，各點溫度處于一個相對較高的平緩期。從第3d到第5d，表面附近點的絕對溫升較快，溫度比底部附近點要高。從第6d到第7d，各點溫度開始下降。表面溫度下降最快，中部溫度下降也比較快，但底部溫度下降緩慢。

④分析混凝土基礎內外溫度變化，反映了大體積混凝土的澆筑過程：1-2d內即升溫至最高點，經過穩定期后溫度開始回落。中間層測點升溫值最高，雖然在持續過程中有一定溫降，但始終都是三點中溫度最高的。

⑤按照規定，混凝土澆注塊體的降溫速度宜不大于1.5℃/d的規定，特別是在早期，降溫速率可達3℃/d，并未對工程產生影響，這主要是混凝土早期彈性模量低，塑性大，可以充分發揮混凝土徐變特性，減低溫度應力。但就整個基礎降溫速度而言，務必控制在1.5℃/d的平均值內，才能確?；炷辽系馁|量。

小結

本文對給定特定工程環境做出詳細分析，在施工中對材料選擇、施工布置、澆筑工藝、養護等幾個環節提出了嚴格的控制措施，并同時指出應對基礎典型位置的內外溫度差進行監測。總結出合理的監測結論，結果表明基礎混凝土的內外溫差均在合理范圍之內，從而避免了裂紋的產生，同時也說明本文所采取的溫控措施的合理性和有效性。

[1]馮浩等.混凝土外加劑工程應用手冊〔M〕.中國建筑工業出版社,2000.67-68.

[2]蔣葉萍.大體積混凝土施工和質量控制〔J〕.西部探礦工程，2005,（001）.

[3]肖祁林.基礎大體積混凝土溫度收縮裂縫控制〔J〕.甘肅科學學報，第10卷,4.