高溫環境下大體積混凝土溫度應力裂縫的施工控制方法

林子超

廣東省第一建筑工程有限公司，廣東 廣州 510010

在高溫環境下大體積混凝土溫度應力裂縫施工控制過程中，應明確具體的控制方法、控制措施，在高效、高質量控制的同時維護大體積混凝土的強度、穩定性、質量，保證工程的施工水平。文章根據地下室底板結構的大體積混凝土施工情況，以廣東地區夏季高溫施工為前提，提出高溫環境下溫度應力裂縫的施工控制方法。

1 強化養護工作力度

1.1 準確計算保溫材料的厚度

工程企業應根據施工標準、技術規范等進行保溫材料厚度的控制。計算公式為

式中：δ為混凝土表面的保溫層厚度，mm；h為混凝土結構的實際厚度，m；λi為第i層保溫材料的導熱系數，W/（m·K）；λ0為混凝土的導熱系數；Tmax為混凝土澆筑體內的最高溫度，℃；Tb為混凝土澆筑體表面溫度，℃；Tq為混凝土達到最高溫度在澆筑后3～5d的大氣平均溫度，℃；Kb為傳熱系數修正值。

根據相關的計算得到保溫材料所需厚度，進而選擇合適的保溫材料，在合理保持溫度、保持濕度的情況下養護不少于14d，可以有效規避預防發生裂縫現象。

1.2 準確計算裂縫控制的數值

在控制裂縫的過程中應該準確計算其中的數據值，結合計算手冊的標準要求，在實際計算期間，基礎或者結構貫穿性的裂縫、深進性的裂縫都屬于在平均降溫差問題、收縮差問題影響之下出現的溫度收縮應力裂縫，因此在裂縫控制工作中應準確進行約束應力的計算。其計算公式為

式中：σ為混凝土的溫度（包括收縮）應力，N/mm2；E(t)為混凝土從澆筑后至計算過程中的彈性模量，N/mm2，通常情況下取平均值；α為混凝土的線膨脹系數，α=10-5；v為混凝土的泊松比；ΔT為混凝土的最大綜合溫差絕對值，如降溫則取負值。

在科學、準確計算裂縫的情況下可以幫助相關人員合理地進行施工建設，不斷增強工程施工水平，避免出現裂縫現象。

2 強化測溫力度

2.1 準確布置測溫點位

工程領域中借助JDC-Ⅱ型便攜式建筑電子測溫儀測量底板區域的混凝土溫度，配合使用測溫導線部分、探頭部分。預埋的工作中將鋼筋當作支撐結構，在鋼筋上面綁扎測溫線，溫度傳感器設置在測溫點上，不能和底板、支撐鋼筋之間相互接觸。混凝土澆筑過程中，將已經綁扎測溫線的鋼筋添加在其中，保留插頭部分，使用塑料袋罩住，以免出現潮濕現象或是其他問題，外部留出的導線長度應大于20cm。在每個測溫的位置設置3個感應點位，位置在與筏板底部區域距離50mm的地方、筏板中間的地方、距離筏板表面的50mm的地方。在各個測溫點地板混凝土澆筑操作前，預埋三級鋼筋鋼支架，每個傳感器附著在鋼支架上。溫度測量的過程中，按下主機設備的電源開關，依次將每個測溫點的插頭插在主機插座上，主機的屏幕將會顯示測溫點的溫度數據值。按照工程領域的底板截面形狀特點、厚度特點，對底板中心位置和角點位置具有代表性的部分都需要合理設置測溫點位，如圖1所示。

圖1 測溫點的布置示意圖

2.2 準確執行溫度監測任務

對于測溫的延續時間而言，主要是從大體積混凝土開始澆筑到拆除保溫薄膜，每2～6h完成一次測溫工作，前兩天的間隔時間為2h，第三天開始間隔時間為3h，第四天和第五天的間隔時間為4h，第六天和第七天的間隔時間為5h，如果溫度處于穩定狀態，沒有出現異常變化，則可以停止測溫，之后間隔時間為8h。在測溫點上設置編號、標志，記錄數據信息并繪制曲線圖，便于明確有無溫度應力裂縫的安全隱患問題。在測溫的工作中需注意，混凝土澆筑體在入模溫度基礎上的溫升值不宜大于50℃，混凝土澆筑塊體的里表溫差（不含混凝土收縮的當量溫度）不宜大于25℃，混凝土澆筑體每天的降溫速率不宜大于2℃，混凝土澆筑體表面與大氣溫差不宜大于20℃。

3 強化各項質量標準

大體積混凝土施工完成后，在水泥材料產生水化熱作用的情況下，會在熱量的影響下導致結構內部的溫度快速增加，表面部分、內部區域之間的溫度差過高，在內外收縮情況不同的情況下出現一定的拉應力，而早期階段的抗拉強度較低、彈性模量不足，容易引發表面區域的裂縫問題，因而在工程施工建設的過程中需要合理預防水泥水化熱引發的溫度、收縮應力開裂問題，降低溫差值。因此，在裂縫控制的過程中，必須強化各項質量標準。在施工準備階段，必須嚴格控制原材料的選用，選用商品混凝土并優化配合比設計，采用水化熱較低的水泥，摻入適量的粉煤灰和緩凝型外加劑，控制水泥用量及水膠比，并適當摻入膨脹劑補償收縮，減少水化熱及溫度裂縫。在施工階段，應重視泵送混凝土施工質量的檢驗，每次澆筑混凝土現場應測試商品混凝土的坍落度，并按規定留置混凝土抗壓試件（有抗滲要求應按規定同時留置抗滲試件）。當混凝土可泵性差，出現泌水、離析現象，難以泵送和澆筑時，應馬上通知預攪拌混凝土供應商，對配合比進行調整，同時改進泵送工藝。

4 溫度應力裂縫控制的綜合保障措施

4.1 合理運用施工技術

由于大體積結構的澆筑量高，需在現場明確施工操作的順序，尤其是在預防溫度應力裂縫問題的過程中。在施工前進行準備工作，清理承臺的積水、雜質，清理底板區域的積水雜質和淤泥，對承臺進行調整、對底板鋼筋進行調整，連接泵管之后使用水分濕潤泵管，泵車出料以后利用振搗棒處理，底板澆筑至設計標高應采用分層澆筑、分層振搗工藝。如果施工的過程中出現泌水現象，需要在兩側模板底部區域設置預留孔，將泌水排出。需要注意的是，澆筑時應在下一層混凝土初凝前澆搗上一層混凝土，避免上下層之間產生施工縫，以保持良好接槎，提高混凝土的密實度。同時，根據基礎結構一次澆筑完成，防止出現施工冷縫。

4.2 設置冷卻水管

冷卻水管的應用具有預防溫度應力裂縫的作用，在大體積混凝土結構中埋設冷卻水管可降低內部區域的溫度，避免內外溫度差異過高引發裂縫問題。在埋設冷卻水管前，應準確計算水化熱的溫度數據值，將所設置的水泵額定流量控制為Q≥2.75m3/h，內徑設定為48mm左右，使用普通鋼管，壁厚度為2.5mm，按照技術要求交錯性排列，中心距離控制為1.5m，水管的上層、下層之間的距離維持在1.5m。進行澆筑工作前應注意，在澆筑開始水管覆蓋一層混凝土后即可開始通水，通水持續時間應能夠保證混凝土第二次溫升不超過初次溫升，當較小的大體積混凝土達到最高溫度并開始下降時應停止通水，保證降溫管出水口和入水口溫差不大于10℃，避免出現溫度應力的問題，有效預防裂縫。

5 結束語

綜上所述，高溫環境下的大體積混凝土施工經常會由于內外部的溫度差異性過高出現溫度應力的裂縫問題，不能保證整體結構的質量和穩定性。因此，在施工過程中，必須重點進行溫度應力裂縫的控制，控制混凝土入模溫度、經常測量結構溫度，采用先進的技術措施、養護措施等規避、預防溫度應力裂縫，確保整體結構的高質量、穩定性施工建設，使其滿足當前的施工發展基本需求。