大體積砼結構溫度裂縫控制技術探討和研究

■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在工業與民用建筑中是非常常見的，在大體積砼結構建筑中，出現裂縫的例子也很多，如泉州某大廈地下室砼底板，出現了多條貫穿性裂縫，出現嚴重滲水現象。由于對大體積砼結構溫度裂縫控制技術掌握不嫻熟，導致工程出現了裂縫現象，導致有些工程因此被迫停工處理，修改設計、降低層數，既延誤了工期，又給施工單位造成了巨大的經濟損失。

1 溫度控制的主要任務

相關研究表明，混凝土的溫度變化速率會對裂縫產生造成一定的影響，如果在施工中總降溫差相對較大，但是養護及時且有效，可以降低混凝土的降溫速率;而如果養護不足導致混凝土降溫速率過快，即使總降溫差不大，也容易產生裂縫。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，降低混凝土的內外溫差，減小溫度梯度;然后，要充分發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。適當的減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，砼的設計強度為28天齡期強度f28，但是相關試驗表明，在28天后，砼的強度仍會有所增加。從大體積砼結構的特性和荷載方面考慮，一般需要經過較長一段時間后，其設計強度才能充分體現，因此，結合實踐經驗，在對砼的設計強度進行確定時，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。根據具體的施工經驗，泉州地區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量，一般最高澆筑溫度應該控制在30℃度以下，這樣才能有效的避免因溫度較高產生裂縫。

(5)砼內部埋冷卻水管。在施工過程中，如果遇到混凝土厚度較大，又或者結構相對特殊的情況，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，砼內部溫度是高于表面溫度的，導致內表溫差過大的情況出現，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重要。

根據熱交換原理，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代表結構厚度，單位為m;λ代表保溫材料的導系數，單位為W/m·℃;λc代表砼的導熱系數，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代表外界環境溫度，單位為℃;K代表放熱系數值修正值，根據刮風的大小、保溫層材料透風性大小等具體情況，由大到小取3.0～1.3。

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

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

從經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。草袋保溫技術是較為常用的技術，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，根據相關試驗對比，在混凝土養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，鋪設一層塑料薄膜，之后在塑料薄膜上，根據實際情況，鋪設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，并將砂層的厚度設置在20～30cm左右，讓砂石起到良好的養護作用。

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，可以通過設置后澆帶的方式，對其進行分塊，等到各塊的溫度趨于穩定后，通過相應的施工技術，將其連成整體。

(2)設置滑動層: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，則越容易產生裂縫問題。因此，在大體積砼澆筑前，應該先在墊層混凝土上，鋪設一層強度較低的水泥砂漿，然后鋪設一層或兩層油氈，形成一個滑動層，減緩基底的約束力。

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

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

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