大體積砼結(jié)構(gòu)溫度裂縫控制技術(shù)探討和研究

■吳柏勛 ■福建省第五建筑工程公司，福建 泉州 362000

大體積砼溫度裂縫控制技術(shù)在工業(yè)與民用建筑中是非常常見的，在大體積砼結(jié)構(gòu)建筑中，出現(xiàn)裂縫的例子也很多，如泉州某大廈地下室砼底板，出現(xiàn)了多條貫穿性裂縫，出現(xiàn)嚴重滲水現(xiàn)象。由于對大體積砼結(jié)構(gòu)溫度裂縫控制技術(shù)掌握不嫻熟，導(dǎo)致工程出現(xiàn)了裂縫現(xiàn)象，導(dǎo)致有些工程因此被迫停工處理，修改設(shè)計、降低層數(shù)，既延誤了工期，又給施工單位造成了巨大的經(jīng)濟損失。

1 溫度控制的主要任務(wù)

相關(guān)研究表明，混凝土的溫度變化速率會對裂縫產(chǎn)生造成一定的影響，如果在施工中總降溫差相對較大，但是養(yǎng)護及時且有效，可以降低混凝土的降溫速率;而如果養(yǎng)護不足導(dǎo)致混凝土降溫速率過快，即使總降溫差不大，也容易產(chǎn)生裂縫。因此，在混凝土工程施工中，需要對其溫度進行有效控制，首先，通過合理的措施，對混凝土進行降溫處理，減小總降溫差;其次，要通過草席包裹等方式，對混凝土表面進行保溫處理，降低混凝土的內(nèi)外溫差，減小溫度梯度;然后，要充分發(fā)揮混凝土的徐變特性，延緩其降溫速率。

2 控制溫度的具體措施

(1)在水泥用量相同的條件下，盡可能選用中低水化熱水泥。

(2)盡量減少單位體積的水泥用量。適當(dāng)?shù)臏p少單位體積砼的水泥用量，能夠有效的控制溫度，因此，在對混凝土的配合比進行設(shè)計時，需要充分考慮以下問題:

①利用砼的后期強度。一般來說，砼的設(shè)計強度為28天齡期強度f28，但是相關(guān)試驗表明，在28天后，砼的強度仍會有所增加。從大體積砼結(jié)構(gòu)的特性和荷載方面考慮，一般需要經(jīng)過較長一段時間后，其設(shè)計強度才能充分體現(xiàn)，因此，結(jié)合實踐經(jīng)驗，在對砼的設(shè)計強度進行確定時，可以利用砼的后期強度f45、f60、f90，同時適當(dāng)減少單位體積砼的水泥用量。

②摻加粉煤灰。作為一種活性材料，粉煤灰可以在一定程度上替代砼中的水泥，從而降低水泥用量，降低砼的水化熱，同時還可以充當(dāng)潤滑劑，改善砼的可泵性。

③摻加減水劑。在砼中摻加一定的減水劑，可以有效對水泥顆粒進行分散，降低水的表面張力，減少5～15%拌和水量，減少5～15%的水泥用量。

(3)摻加適量緩凝劑，延緩水泥的水化作用，減緩水化熱的釋放速率。

(4)降低砼的澆筑溫度。根據(jù)具體的施工經(jīng)驗，泉州地區(qū)一般在夏季進行施工時，砼澆筑溫度一般能夠達到33～38℃，過高的砼澆筑溫度會影響工程質(zhì)量，一般最高澆筑溫度應(yīng)該控制在30℃度以下，這樣才能有效的避免因溫度較高產(chǎn)生裂縫。

(5)砼內(nèi)部埋冷卻水管。在施工過程中，如果遇到混凝土厚度較大，又或者結(jié)構(gòu)相對特殊的情況，采用一般的降溫措施無法對砼的溫升進行控制，這時，就需要采取水管冷卻方案。

(6)砼表面蓄熱保溫。一般情況下，砼內(nèi)部溫度是高于表面溫度的，導(dǎo)致內(nèi)表溫差過大的情況出現(xiàn)，為了控制好這個溫差，就需要對砼表面進行蓄熱保溫處理。特別是在夏季的施工中，做好砼表面的保溫工作至關(guān)重要。

根據(jù)熱交換原理，砼表表面覆蓋保溫材料的厚度可以通過下列公式進行計算:

公式中:δ，代表保溫材料厚度，單位為m，h代表結(jié)構(gòu)厚度，單位為m;λ代表保溫材料的導(dǎo)系數(shù)，單位為W/m·℃;λc代表砼的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為W/m·℃;Ts代表砼表面的溫度，單位為℃;Tmax代表砼中心最高溫度，單位為℃;Ta代表外界環(huán)境溫度，單位為℃;K代表放熱系數(shù)值修正值，根據(jù)刮風(fēng)的大小、保溫層材料透風(fēng)性大小等具體情況，由大到小取3.0～1.3。

在電算分析中，一般都是根據(jù)δ(保溫材料厚度)得到空氣的總放熱系數(shù)，再對保溫效果進行驗算。反之，根據(jù)所需要的保溫效果，就可以通過調(diào)整保溫材料的厚度與保溫層鋪設(shè)種類等方式實現(xiàn)。假設(shè)保溫層由多種材料分層構(gòu)成，則砼的總放熱系數(shù)為:

公式中:βs代表砼的總放熱系數(shù);hi代表每層保溫材料的厚度;λi代表每層保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù);β代表最外層材料的放熱系數(shù);

從經(jīng)濟和施工方便等方面考慮保溫材料，目前使用較多的材料有草袋、砂子和水，以下對這些材料進行詳細的分析:

①草袋保溫。草袋保溫技術(shù)是較為常用的技術(shù)，因為草袋材料豐富而且分布廣泛，成本低廉且容易取得，而且，根據(jù)相關(guān)試驗對比，在混凝土養(yǎng)護中使用草袋進行保溫，其保溫效果相比于麻袋、油布、帆布等更好，更容易對溫度變化進行控制。

從目前來看，在我國大體砼工程的施工中，大部分工程都采用了草袋保溫的方式，同時，草袋自身良好的透氣性，也可以與塑料薄膜結(jié)合使用，具有更好的保溫效果。在實際操作中，一般是先在砼的表面，鋪設(shè)一層塑料薄膜，之后在塑料薄膜上，根據(jù)實際情況，鋪設(shè)一層或者兩層厚度在1cm左右的草袋，最后在草袋上面，再鋪一層塑料薄膜，其保溫效果如下表所示。

表1 工程實例保溫情況

②砂層保溫。砼表面保溫也可以通過覆蓋砂層來進行，采用大量的溫砂，并將砂層的厚度設(shè)置在20～30cm左右，讓砂石起到良好的養(yǎng)護作用。

③蓄水保溫。這種方式是在砼的表面，積蓄一定深度的水，利用水本身的熱阻，對砼進行保溫，同時也可以起到良好的保濕效果。

3 改善約束條件的措施

(1)設(shè)置后澆帶:對于大體積砼而言，如果其平面尺寸較大，為了有效縮小約束范圍，可以通過設(shè)置后澆帶的方式，對其進行分塊，等到各塊的溫度趨于穩(wěn)定后，通過相應(yīng)的施工技術(shù)，將其連成整體。

(2)設(shè)置滑動層:一般情況下，大體積砼多澆筑在墊層混凝土上，受墊層的約束，約束力越強，則越容易產(chǎn)生裂縫問題。因此，在大體積砼澆筑前，應(yīng)該先在墊層混凝土上，鋪設(shè)一層強度較低的水泥砂漿，然后鋪設(shè)一層或兩層油氈，形成一個滑動層，減緩基底的約束力。

(3)基礎(chǔ)大體積砼四周如果有圍護樁，對結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生一定的約束力。可以在大體積砼四周與圍護樁之間砌筑一道隔離墻，既充當(dāng)了模板，也減小了四周的約束力。

［1］崔金龍.淺論大體積砼結(jié)構(gòu)溫度裂縫控制技術(shù)［J］.《華章》，2012，(01).

［2］朱根國.建筑大體積砼結(jié)構(gòu)、溫度裂縫控制［J］.《中國科技博覽》，2011，(03).