解析大體積預(yù)拌混凝土的溫度控制及防裂技術(shù)

文/樂(lè)國(guó)武 永州瑞祥建材有限公司 湖南雙牌 425200

1、引言

雙牌縣嘉信國(guó)際酒店主樓筏板基礎(chǔ)工程，位于永水路與車(chē)站路交匯處，本工程建筑面積約33700 m2，整個(gè)建筑高達(dá)85m?；A(chǔ)類(lèi)型主要以平板筏基為主，主樓底板總面積約1287m2，底板混凝土約2100m3?；娱_(kāi)挖深度為-5m。底板厚度為1.5m，底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40，抗?jié)B等級(jí)P6。

2、大體積預(yù)拌混凝土溫度裂縫類(lèi)型及其原因分析

大體積混凝土溫度變化勢(shì)必會(huì)帶來(lái)溫度形變，在受到相應(yīng)的約束后，最終形成溫度應(yīng)力。因?yàn)榛炷恋目箟簭?qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)抗拉強(qiáng)度，在溫度壓應(yīng)力的影響下不會(huì)給大體積混凝土造成破壞。而當(dāng)受溫度拉應(yīng)力影響，往往會(huì)由于抗拉強(qiáng)度不足而形成溫度裂縫。約束情況的不同，大體積預(yù)拌混凝土溫度裂縫的類(lèi)型也各不相同，主要包括深層裂縫、貫穿裂縫以及表面裂縫。依次來(lái)看：

（1）深層裂縫與貫穿裂縫出現(xiàn)的先決條件都是存在約束與變形形成應(yīng)力。因?yàn)闇囟茸兓瘞?lái)的溫度變形是一種常見(jiàn)現(xiàn)象，所以是否存在溫度應(yīng)力取決于是否存在約束。人們普遍認(rèn)為基巖就是一種剛性基礎(chǔ)，同時(shí)，已經(jīng)凝固且彈模較大的下部舊混凝土也是一種剛性基礎(chǔ)。這類(lèi)基礎(chǔ)對(duì)現(xiàn)澆混凝土溫度變形施加的約束作用，被稱(chēng)之為基礎(chǔ)約束。由其引發(fā)的溫度裂縫被稱(chēng)之為基礎(chǔ)約束裂縫。這種裂縫會(huì)不斷從基礎(chǔ)面向上發(fā)展，最終可能會(huì)橫貫整個(gè)建筑物，又被稱(chēng)之為貫穿裂縫。而當(dāng)裂縫切割的深度超過(guò)一定范圍，則形成深層裂縫。

（2）表面裂縫；當(dāng)混凝土澆筑完成后，因其內(nèi)部水化熱不斷升高，體積迅速膨脹，如果遭遇冷空氣，則混凝土表面會(huì)出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。內(nèi)漲外縮，其內(nèi)部勢(shì)必形成壓應(yīng)力，而表面出現(xiàn)拉應(yīng)力。各區(qū)域溫度應(yīng)力的大小由該區(qū)域溫度梯度大小所決定。當(dāng)表層拉應(yīng)力大于混凝土允許的最大抗拉強(qiáng)度時(shí)，則會(huì)形成裂縫，即為表面裂縫。這種裂縫普遍存在澆筑塊側(cè)壁，方向不固定，數(shù)量較多。不僅如此，因?yàn)槌鯘不炷辆哂袕椖Ｐ?、塑性大等特性，阻礙了拉應(yīng)力的增加，所以表面裂縫一般長(zhǎng)度短、深度淺。

3、大體積預(yù)拌混凝土溫度控制及防裂技術(shù)討論

3.1 監(jiān)測(cè)大體積混凝土水化溫度

3.1.1 制作測(cè)溫管

預(yù)定與底板處布置測(cè)溫管，數(shù)量為12組，總計(jì)36個(gè)。測(cè)溫管主要以DN25鍍鋅鋼管為主，按照施工設(shè)計(jì)圖紙，埋設(shè)在相應(yīng)的深度，并做好封堵處理，保持管頂超出混凝土面距離保持在100mm，同時(shí)向管中灌入機(jī)油，最好完善密封處理。

3.1.2 布設(shè)測(cè)溫點(diǎn)

測(cè)溫點(diǎn)的布置原則應(yīng)在有代表性的整個(gè)筏板基礎(chǔ)各個(gè)角點(diǎn)及結(jié)構(gòu)尺寸變化較大的地方。測(cè)溫點(diǎn)的平面布置共12處，縱橫間距為7m左右，各處必須布置表面、中間和底面溫度測(cè)點(diǎn)，表面溫度在砼面向下 100mm處量取，中間溫度在底板高度一半處量取，板底溫度在混凝土底面以上100mm處量取。

3.1.3 測(cè)溫的時(shí)間

大體積混凝土澆筑完工后，需組織專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員落實(shí)監(jiān)測(cè)作業(yè)，對(duì)結(jié)構(gòu)中心溫度與表面溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，時(shí)間期限不少于14天；當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度即將達(dá)到頂峰值時(shí)，需每隔兩小時(shí)開(kāi)展一次測(cè)溫，后續(xù)每隔6到8小時(shí)測(cè)溫一次，并對(duì)外界大氣溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。全部測(cè)溫點(diǎn)都需要提前編號(hào)，若在測(cè)溫期間存在溫差超過(guò)25℃的狀況，則應(yīng)采取覆蓋保溫處理。而若是溫差低于25℃，則能夠停止測(cè)溫。如測(cè)溫結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)偏差較大，應(yīng)繼續(xù)測(cè)溫監(jiān)控。最終的測(cè)溫結(jié)果需要及時(shí)遞交給交技術(shù)負(fù)責(zé)人進(jìn)行簽字確認(rèn)，將其作為混凝土施工質(zhì)量審核的主要判斷依據(jù)，并及時(shí)做好記錄填寫(xiě)溫控記錄表（如下表1）。

表1 筏板大體積混凝土測(cè)溫記錄表

3.1.4 測(cè)溫的處理

相關(guān)規(guī)定明確要求：混凝土表面溫度與中心溫度之間的溫度差必須保持在25℃以?xún)?nèi)，而混凝土表面溫度與外界環(huán)境溫度之間的溫度差需保持在20℃以?xún)?nèi)，且溫度梯級(jí)保持在 2℃/d以?xún)?nèi)。

測(cè)溫工作需要安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)落實(shí)，不間斷保持全天測(cè)溫，特別是夜間值班的測(cè)溫工作人員，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真負(fù)責(zé)。這是由于混凝土溫度差集中出現(xiàn)在夜間。對(duì)于測(cè)溫結(jié)果而言，需要及時(shí)填入到規(guī)定的紀(jì)律表中。每次測(cè)溫結(jié)束后，相關(guān)工作人員都需要及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析與總結(jié)。當(dāng)混凝土澆筑作業(yè)結(jié)束七天內(nèi)。測(cè)溫負(fù)責(zé)人需要向現(xiàn)場(chǎng)總負(fù)責(zé)人及時(shí)報(bào)送每日測(cè)溫結(jié)果表，之后沒(méi)兩天報(bào)送一次測(cè)溫結(jié)果表。如果在實(shí)際測(cè)溫期間存在混凝土表面溫度與外界環(huán)境溫度的溫度差超過(guò)20℃或者表面溫度與中心溫度的溫度差超過(guò)25℃，則需要即刻實(shí)施降溫處理。

3.2 控制溫度裂縫措施

3.2.1 合理選擇配合比、原材料

嚴(yán)格控制砂、石級(jí)配和含泥量，在混凝土中摻入減水劑和粉煤灰等，優(yōu)化混凝土配合比，以減少水泥用量，降低水化熱溫升，既要保證設(shè)計(jì)強(qiáng)度，又要使混凝土具有良好的和易性、可泵性。①結(jié)合工程實(shí)際情況，對(duì)大體積混凝土澆筑的范圍進(jìn)行合理分區(qū)，針對(duì)不同分區(qū)使用與之對(duì)應(yīng)標(biāo)號(hào)的混凝土。②在滿(mǎn)足可泵性及施工要求的前提下，盡可能降低混凝土坍落度。③粗骨料采用連續(xù)級(jí)配，含泥量不應(yīng)大于1%，細(xì)骨料采用細(xì)度模數(shù)為2.6～3.0的中砂，含泥量不應(yīng)大于3%，從而減少每立方米混凝土水泥的用量。④采用S95級(jí)礦渣粉與Ⅱ級(jí)粉煤灰的復(fù)摻的方案，粉煤灰采用超量取代法。從而減少每立方米混凝土水泥的用量。⑤選用發(fā)熱量低的普通硅酸鹽水泥，這類(lèi)水泥水化熱低，能夠發(fā)揮降溫收縮的作用，從而減小拉應(yīng)力，有效避免溫度裂縫的出現(xiàn)，⑥采用緩凝型高效減水劑，摻量依據(jù)試驗(yàn)確定。⑦摻入膨脹劑，摻量以膠凝材料總量計(jì)，摻入過(guò)多的膨脹劑有可能引起早期的膨脹，因此建議采用較低摻量。

3.2.2 降低混凝土入模溫度

為切實(shí)降低混凝土入模溫度，在澆筑期間需要采取砂表面覆蓋、石子灑水冷卻或者通入低溫水等措施降低混凝土攪拌溫度，并縮短混凝土運(yùn)輸時(shí)間，攪拌過(guò)程加入適量緩凝劑，確?；炷脸跄龝r(shí)間不低于6小時(shí)；這樣不僅延緩澆筑速度，而且能夠減小澆筑厚度，從而加快散熱速度。一般來(lái)說(shuō)，大體積混凝土入模的最佳溫度應(yīng)當(dāng)為18℃以?xún)?nèi)。

3.2.3 控制拆模時(shí)間

結(jié)合實(shí)際測(cè)溫結(jié)果，如果混凝土拆模后的外界環(huán)境溫度或者表面溫度與內(nèi)部溫度之間的溫度差低于25℃，則能夠進(jìn)行拆模；反之，若溫度差超過(guò)25攝氏度，則不能夠拆模，同時(shí)采取覆蓋保溫材料的措施，使溫度差處于合理范圍之內(nèi)，最終實(shí)施拆模處理。

3.2.4 監(jiān)控混凝土溫度變化

實(shí)際施工期間，需加強(qiáng)混凝土測(cè)溫點(diǎn)的布設(shè)工作，并完善測(cè)溫結(jié)果記錄，若溫度差超過(guò)規(guī)定要求，則需要采取相應(yīng)的處理措施，確?；炷良捌鋬?nèi)部構(gòu)件溫度始終處于合理范圍之內(nèi)。一方面，溫度監(jiān)控的關(guān)鍵作用在于了解混凝土內(nèi)部溫度的實(shí)際情況以及表面溫度的變化情況，并以此為根據(jù)，采取針對(duì)性的處理措施；另一方面，間接表現(xiàn)混凝土溫度的實(shí)施狀況，在實(shí)際施工過(guò)程中對(duì)混凝土表面溫度、內(nèi)部溫度、外界環(huán)境溫度、入模溫度、出機(jī)溫度、原材料溫度等進(jìn)行精確測(cè)量，為溫控措施的制定奠定良好的基礎(chǔ)。

3.2.5 加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)和保溫

混凝土澆筑作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)實(shí)施灑水養(yǎng)護(hù)處理，從而減少混凝土內(nèi)外的溫度差，進(jìn)而提高其早期彈性模量，切實(shí)強(qiáng)化其抗裂性能，降低干縮現(xiàn)象帶來(lái)的不良影響。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，溫度裂縫是全部混凝土結(jié)構(gòu)中最為常見(jiàn)的一種質(zhì)量通病，大體積預(yù)拌混凝土也不例外。大體積預(yù)拌混凝土裂縫的種類(lèi)有很多，其誘因也不盡相同。因此，對(duì)于施工單位而言，需要結(jié)合實(shí)際狀況，深入分析大體積預(yù)拌混凝土溫度裂縫出現(xiàn)的主要原因，并以此為基礎(chǔ)，選擇合理的施工技術(shù)，提高混凝土溫度控制與防裂處理的效果，盡可能避免工程出現(xiàn)溫度裂縫，從而提高工程整體施工的質(zhì)量。