關于基礎大體積混凝土裂縫控制的探討

摘要：通過施工現場管理實踐和查閱收集有關混凝土內部溫度應力方面的資料，對基礎混凝土中心溫度影響因素、現場混凝土溫度的控制和預防裂縫的措施等進行闡述。

關鍵詞：混凝土 溫度 裂縫 控制

0 引言

近年來，國內建筑工程中混凝土工程的體量日漸增大，尤以基礎地下室為甚。因而在基礎大體積混凝土施工和地下室外墻混凝土施工中，如何有效、必須控制好混凝土溫度應力、防止發生裂縫，顯得非常重要。因此本文僅對施工中基礎大體積混凝土裂縫控制做一探討。

1 關于大體積混凝土中心溫度的影響因素

1.1 不同水泥品種對混凝土中心溫度的影響

①有關公式和數據：混凝土內部中心溫度：Tmax=Tj+T(τ)·ξ

Tj—混凝土的澆注溫度（℃）。T(τ)—在τ齡期時混凝土的絕熱溫升（℃）。ξ—不同齡期的降溫系數。

混凝土最高絕熱溫升：T=WQ/Cρ*(1-e-mτ)

注：取τ=3天，e=2.718，m=0.542（澆注溫度取26℃）；則(1-e-mτ)=0.8

W—m3混凝土中水泥用量（kg/m3）。Q—每kg水泥水化用量（kJ/kg）。C—混凝土的比熱取0.97(kJ/kg·K)。ρ—混凝土容重，取2400kg/m3。

下面以板厚900mm，配置C30混凝土為例：

水泥水化用量（kJ/kg）：普通水泥325#為289，425#為377，礦渣水泥325#為247，425#為335。

配制C30水泥用量（kg/m3）及水灰比:普通水泥325#為420，水灰比（W/C）為0.44；普通水泥425#為391，水灰比（W/C）為0.46。

②板厚900mm，C30混凝土，普通水泥325#

Tj=26℃（混凝土澆注在5月份，取Tj=26℃）

T=(420×289)/(0.97×2400)=52.1℃

表1 混凝土內部中心溫度估算表

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③板厚900mm，C30混凝土，礦渣水泥325#

Tj=26℃。

T=(420×247)/(0.97×2400)=44.56℃。

表2 混凝土內部中心溫度估算表

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④通過上述計算可以看出，普通與礦渣兩種不同品種的水泥配制C30混凝土，對混凝土的中心溫度影響不大，3d相差僅2.4℃。但相比之下，選擇礦渣水泥比普通水泥在降低混凝土中心溫度上是有利的。

1.2 不同水泥標號對混凝土中心溫度的影響

①板厚900mm，C30混凝土，礦渣水泥425#，

Tj=26℃。

T=（397×335）/（0.97×2400）=56.27℃。

同理根據公式Tmax=Tj+T(τ)·ξ，計算混凝土內部中心溫度，再與表二礦渣水泥325#作對比。

②礦渣325#水泥與425#配制C30混凝土內部中心溫度對比表（℃）

表3

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③通過上述計算對比看出，同強度等級的混凝土采用不同標號的水泥配制，由于水泥發熱量的差異對混凝土中心溫度有一定影響。所以，選用較低水泥標號配制同強度等級混凝土對降低混凝土中心溫度是有利的。

1.3 混凝土澆筑溫度對混凝土中心溫度的影響

混凝土內部實際最高溫度的計算式Tmax=Tj+T(τ)·ξ可以反映出混凝土澆筑溫度對混凝土內部中心溫度有直接的影響。Tj高Tmax就隨之加大。通過前面計算對比可以看出，不同水泥品種、不同水泥標號對配制出的同強度等級混凝土的中心溫度的影響并不是很大，關鍵是要控制Tj，Tj對混凝土中心溫度的影響是很大的。所以，對大體積混凝土特別是厚大體積混凝土，在施工前有具體有效的措施對Tj進行控制。

2 對于大體積混凝土中心及表面溫差的影響因素

2.1 大氣溫度

大氣溫度對大體積混凝土內外溫差的影響比較明顯，其特點是大氣溫度越低混凝土的內外溫差越大，混凝土內部易產生較大的溫度應力，造成溫差裂縫的出現。所以要注意混凝土表面的覆蓋保溫措施。

2.2 混凝土表面的保溫層

大體積混凝土在暑期和冬季對其表面的保溫層的要求是不一樣的。使用不同的保溫材料其導熱系數λ值也不一樣，保溫效果也有差異。所以，要根據混凝土的施工季節、當地的氣溫情況和大氣溫度的變化特點并通過混凝土的熱工計算來選擇使用保溫材料，采取具體措施避免混凝土出現溫度裂縫。

3 大體積基礎混凝土的施工技術要求

3.1 嚴格控制原材料質量

澆筑前所有原材料均按有關規范抽檢其質量指標，澆筑過程中由施工單位不定期對商品混凝土攪拌站所用原材料抽檢，發現質量問題及時糾正。

3.2 施工工藝要求

以北京金碼大廈作為工程實例，混凝土全部采用商品混凝土，現場設置6臺泵車，50臺混凝土運輸車連續輸送混凝土。每日混凝土供應量大于2300m3，每小時混凝土供應量大于96m3。

3.2.1 現場澆筑。①為保證新澆筑的混凝土不出現冷縫。采用4條澆筑帶及一條后澆帶劃分區域（如右圖）澆筑，每個澆筑帶均采用分層薄層澆筑。其中2000mm厚板區，一次澆筑厚度為500mm；800mm厚板區連續澆筑到頂。澆筑時分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序推進，逐層到頂。使上下層混凝土之間澆灌間隙時間不超過混凝土初凝時間。交界面分界處不漏振。一次澆筑混凝土層長度視混凝土供應情況，初凝時間而調整。澆筑混凝土時注意防止混凝土分層離析。對于墻體、反梁等豎向結構采用料斗澆筑。自由傾落高度超過3m，故采用串筒。②泌水處理。在初凝和終凝之間，混凝土常常發生表面泌水，骨料下沉，并出現初期收縮和水化升溫等現象。在澆筑過程中及時將水泥漿和泌水排到一端，用軟軸泵抽出，消除泌水對混凝土層間粘結能力的影響，提高混凝土的密實度及抗裂性能。③混凝土表面處理。表面及時處理：在混凝土初凝前1~2h后，用長刮板攤平表層泥漿，再用木抹子碾壓數遍，以閉合混凝土初期收縮裂縫。隨后鐵抹子壓實收光，防止水分過快散失而出現干縮裂縫。

3.2.2 混凝土測溫。在底板上以8000·8000mm軸線分格布置86組測溫點。每組由三根插入混凝土底板不同深度的鋼管組成。鋼管下端封口，內注水。在澆筑前按圖示深度插入并固定。測溫時，此三管內水溫分別代表該點混凝土的頂部、中部及底部溫度。選派專人負責溫度的測記，測量數據應真實完整準確。在混凝土澆筑完畢前10天每1h測試一次，以后每2h測試一次。具體結束觀測時間視混凝土溫度變化而定。在施工過程中尤其應加強夜間測溫管理，根據混凝土及大氣溫差變化，調整養護方案。

3.2.3 混凝土養護。加強保濕保溫養護：10~12h后，對混凝土進行21d噴水保濕，覆蓋保溫，養護采取底層塑料薄膜保濕，外層麻袋覆蓋內散外蓄方式，控制混凝土內外溫差在20度以內。設專門班組進行保溫保濕養護，在養護中對于墻體根部、柱根部等易忽視部位，應設專人檢查，保證其遮蓋嚴密，防止沿鋼筋根部產生45度方向裂縫。

4 結束語

以上對混凝土的施工溫度與裂縫之間的關系進行了理論和實踐上的初步探討，雖然對于混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論，但對于具體的預防和改善措施意見還是比較統一，同時在實踐中的應用效果也是比較好的，具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現問題后多分析、多總結，結合多種預防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。

參考文獻：

[1]《高層建筑施工手冊》.

[2]《混凝土結構工程施工及驗收規范》.

[3]《冬期施工手冊》.