冬季大體積混凝土溫度裂縫控制施工工法

于兆波 姜新新 李文虎

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，高層建筑、大跨度橋梁等結(jié)構(gòu)順勢而生，大體積混凝土也被廣泛應(yīng)用，但是目前關(guān)于大體積混凝土施工過程中由于內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生的溫度裂縫卻不易控制，尤其是冬季施工。針對(duì)這種現(xiàn)象，本論文主要研究關(guān)于冷卻水管的選材、布置形式、布置方法，以及保溫措施等，并一一進(jìn)行論述，為今后冬季大體積混凝土的施工提供相關(guān)指導(dǎo)與借鑒。

一、工程概況

國家（威海）創(chuàng)新中心項(xiàng)目位于威海市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，建筑面積為27.4萬m2，地上建筑面積為21.7萬m2，地下建筑面積為5.5萬m2，其中1#樓C塔、E塔建筑高度分別為89.6m和70.85m的20層辦公樓及4層商業(yè)裙房，2#樓A塔、B塔建筑高度148.5m的32層超高層寫字樓及4層綜合功能裙房，以及4棟4層和2棟3層獨(dú)棟商務(wù)辦公樓。

二、大體積混凝土研究區(qū)域

2#樓A塔、B塔的基礎(chǔ)類型為樁基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)類型為框架核心筒，基地標(biāo)高-5.850m，承臺(tái)（筏板）、基梁、防水板混凝土強(qiáng)度等級(jí)C45（防腐蝕混凝土），抗?jié)B等級(jí)P8，其中A塔基礎(chǔ)澆筑深度為4.2m～7.35m，長寬為45.2m×43.6m；B塔基礎(chǔ)的澆筑深度為4.0m～6.05m，長寬為43.7m×42.4m，筏板的厚度為600mm～1500mm，基礎(chǔ)平面圖如圖1所示。經(jīng)計(jì)算，A塔混凝土的澆筑總量為7704m3，B塔混凝土的澆筑總量為7632m3，均屬于大體積混凝土澆筑的范疇。本論文就以2#A塔、B塔為為例，詳細(xì)介紹冬季大體積混凝土施工過程中如何控制溫度裂縫的產(chǎn)生。

圖1 A塔、B塔基礎(chǔ)平面布置圖

三、降溫管的選取

通常降溫水管一般采用鐵管、鋁管，甚至采用高強(qiáng)聚乙烯管，施工過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)鐵管的接頭容易產(chǎn)生漏水現(xiàn)象，且溫度梯度增大會(huì)增加裂縫的產(chǎn)生；塑料管在振搗過程中會(huì)產(chǎn)生浮力，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生破壞，無法保證施工質(zhì)量。通過相關(guān)試驗(yàn)與理論研究，經(jīng)對(duì)比鋁塑管可以較好地解決這些問題，首先因其導(dǎo)熱系數(shù)小，可以很好地控制混凝土與鋁塑之間的溫差，降低二者的溫度梯度，提高混凝土自身的抗裂性能；其次具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，是一種新型復(fù)合材料，而且其價(jià)格相對(duì)較低，可降低施工成本。

目前將鋁塑管作為大體積混凝土降溫管的研究仍不是很充分，需要進(jìn)一步的試驗(yàn)，提供更多的數(shù)據(jù)支撐。

四、降溫管的布置形式與方法

本項(xiàng)目中冷卻水管的布置形式為梅花型，與普通的蛇形相比，降溫效果更明顯，通過軟件分析，同樣的基礎(chǔ)形式、布置間距，通水冷卻7天后，梅花型布置形式會(huì)比蛇形溫度降低3℃。具體的布置為：第一層鋁塑管距離混凝土表面為50cm，采用梅花型布設(shè)，即奇數(shù)層與偶數(shù)層之間相互錯(cuò)開0.75m，依次間隔1.5m布置。如圖2所示。

圖2 鋁塑管“梅花型”布置圖

同時(shí)，可將出水口和入水口設(shè)置在電梯井（消防水池）內(nèi)，讓水暴露在室外環(huán)境中，可迅速降低水溫，達(dá)到對(duì)水資源的循環(huán)利用，滿足綠色施工的要求，同時(shí)節(jié)約工程成本。

五、大體積混凝土保溫措施

根據(jù)《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》GB 50496-2018規(guī)范的要求，對(duì)大體積混凝土澆筑體表面保溫層厚度的計(jì)算公式：

得出需要覆蓋厚約22cm的保溫材料。

采用本文的保溫措施，可將保溫厚度縮減約63%，具體的施工方法是在混凝土初凝后，在其上方鋪設(shè)間距為1.5m的蛇皮管，通過鐵絲將鋁塑管與蛇皮管相連，形成貫通回路，將鋁塑管內(nèi)的水泥水化熱釋放的熱量輸送到混凝土表面，以降低溫差，最后再分別覆蓋塑料膜、毛氈、阻燃保溫被，以減少混凝土表面保溫層的覆蓋厚度，起到節(jié)材、降低成本的作用，如圖3所示。

圖3 保溫材料覆蓋順序

六、結(jié)語

對(duì)于超高層結(jié)構(gòu)而言，基礎(chǔ)筏板大體積混凝土的施工尤為重要，尤其是冬季施工，本文結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況，針對(duì)混凝土內(nèi)部冷卻水管的選材、布置形式、布置方法，以及保溫措施進(jìn)行描述，提供相關(guān)技術(shù)指導(dǎo)與借鑒，為今后大體積混凝土的施工提供更多理論基礎(chǔ)。