超高層大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)研究

【摘 " "要】：針對熱帶地區(qū)超高層項目底板大體積混凝土的溫度裂縫控制，以實際工程為例，提出選用低熱混凝土、控制混凝土入模溫度、分區(qū)分層澆筑、優(yōu)化振搗施工工藝以及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)過程中溫度監(jiān)控等措施，在適應(yīng)熱帶地區(qū)氣候特點的基礎(chǔ)上優(yōu)化底板大體積混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)工藝，有效控制了底板大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，確保了底板大體積混凝土施工的高質(zhì)量完成。

【關(guān)鍵詞】：熱帶地區(qū)；底板；大體積混凝土；溫度裂縫

【中圖分類號】：TU755.7 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：C 【文章編號】：1008-3197（2024）04-75-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2024.04.018

Research on Temperature Crack Control Technology of Super High-Rise

Mass Concrete

YE Birun1，ZHANG Qian1，LIU Xiaomin1，ZHANG Yang1，JIANG Yanlei2，LIU Yingli2，TIAN Buyuan1，GAO Ruiqi1

（1. China Construction Sixth Engineering Division Co. Ltd.， Tianjin 300012，China；2. China State Construction Bridge Corp. Ltd.，

Chongqing 402260，China）

【Abstract】：Aiming at the temperature crack control for mass concrete in floor of a super high-rise project in tropical area overseas. Through an actual project， it is proposed that the casting and curing technology of large-volume concrete with floor can be optimized on the basis of adapting to the climate characteristics in tropical areas by selecting low-heat concrete， controlling the temperature of concrete entering the mold， zoning and layering pouring， optimizing the vibration construction technology and strengthening the temperature monitoring in the curing process， which effectively controls the generation and development of cracks in the floor mass concrete， and ensures the high quality completion of the construction of the floor mass concrete.

【Key words】：tropical area; floor; mass concrete; temperature crack

超厚筏板基礎(chǔ)是一種大體積混凝土結(jié)構(gòu)，常被用作超高層建筑的基礎(chǔ)。由于體積及澆筑量大，大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工產(chǎn)生的水化熱量大，內(nèi)部熱量不易散發(fā)，而外表面散熱較快，容易導(dǎo)致內(nèi)外較大的溫差，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。混凝土是一種抗拉性能較差的脆性材料，當(dāng)溫度應(yīng)力大于混凝土極限抗拉強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生裂縫；因此，在超高層建筑超厚筏板基礎(chǔ)施工時，研究大體積混凝土施工技術(shù)，控制和減少溫度裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，對保證施工質(zhì)量具有十分重要的意義。陳君瑞等[1]采用專項混凝土配合比設(shè)計、分層澆筑、外部保溫養(yǎng)護(hù)及內(nèi)部蒸氣養(yǎng)護(hù)、單元點測溫的施工工藝，有效避免了醫(yī)院直線加速器大體積混凝土澆筑過程中的裂縫產(chǎn)生；袁望等[2]采取優(yōu)化設(shè)計、優(yōu)化配合比、優(yōu)化保溫施工工藝等措施以提高混凝土的抗裂性能，有效控制了地鐵車站項目的貫穿性裂縫；秦會來等[3]通過優(yōu)化混凝土配合比、降低混凝土入模溫度等多種措施，確保了干熱沙漠地區(qū)大體積混凝土底板大體積混凝土整體連續(xù)施工的施工質(zhì)量。

針對熱帶地區(qū)超高層底板大體積混凝土的溫度裂縫控制施工技術(shù)研究較少，本文結(jié)合某海外熱帶地區(qū)超高層項目，對相關(guān)施工技術(shù)進(jìn)行研究。

1 工程概況

項目所在地區(qū)菲律賓馬尼拉海濱南岸屬季風(fēng)型熱帶雨林氣候，具有高溫、多雨、濕度大的特點。項目總建筑面積約為25萬 m2，地下2層、地上31層，1～7層為裙樓，7層以上為塔樓，塔樓共5棟，設(shè)計采用筏板基礎(chǔ)，筏板基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度為6 000 psi（相當(dāng)于中國強(qiáng)度等級C49的混凝土），總面積約10 000 m2，厚度為3 m，屬于大體積混凝土。

2 底板大體積混凝土溫度裂縫控制措施

大體積混凝土溫度裂縫是由于水泥水化熱量大且內(nèi)外散熱性能不同導(dǎo)致的。科學(xué)合理地控制混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差，可以有效控制溫度應(yīng)力導(dǎo)致的溫度裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展[4]。控制混凝土溫度裂縫的措施可以從減少水化熱的產(chǎn)生及控制混凝土內(nèi)外部溫差兩個方面來考慮。

2.1 選用低熱混凝土

GB 50496—2018《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，大體積混凝土應(yīng)選用水化熱低的通用硅酸鹽水泥，本項目采用普通硅酸鹽水泥。通過在配方中加入適量粉煤灰代替部分水泥，外摻UEA系列膨脹劑及減水劑，采用中砂作為細(xì)骨料，嚴(yán)格控制其細(xì)度模數(shù)在2.8左右，采用5～25 mm連續(xù)級配碎石作為粗骨料，最終得到一種低熱混凝土。

2.2 控制混凝土入模溫度

項目處于熱帶地區(qū)，經(jīng)常出現(xiàn)的高溫天氣會使混凝土在制備、運(yùn)輸和澆筑過程中溫度升高，從而提高其入模溫度。合理調(diào)控混凝土的入模溫度，使混凝土入模溫度不高于28 ℃，可以有效減少混凝土水化熱的產(chǎn)生。

通過采用低溫水作為拌和水，降低混凝土初始制備溫度，有效降低混凝土的入模溫度，也可以減緩混凝土升溫速度；此外，通過加快混凝土運(yùn)輸、吊運(yùn)和平倉振搗速度，采取防陽隔熱、避開高溫時段澆筑等措施，減小高溫天氣對混凝土入模溫度的影響。

2.3 分區(qū)及分層澆筑

通過減少外部約束，可以釋放部分大體積混凝土的早期應(yīng)力，這是大體積混凝土的“放”原理[5]。對底板大體積混凝土進(jìn)行分區(qū)施工有利于混凝土溫度應(yīng)力的釋放，從而達(dá)到控制裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展的目的。

本項目底板面積大、板厚大、混凝土澆筑量大，分區(qū)施工還有利于組織底板流水施工，提高施工效率。底板共設(shè)置4條后澆帶，根據(jù)后澆帶將底板在水平面上分為5個施工區(qū)，筏板施工順序分別為1→2→3→4→5。見圖1。

在厚度方向上，底板混凝土采用分層澆筑的施工方法。澆筑底板大體積混凝土?xí)r，采用“退泵法”進(jìn)行施工，即在澆筑過程中，保證混凝土的澆筑方向始終與其輸送方向相反，每層澆筑厚度約500 mm，分段長度為10 m。澆筑前應(yīng)對施工縫部位的混凝土進(jìn)行鑿毛處理。見圖2。

2.4 優(yōu)化振搗施工工藝

為確保底板混凝土振搗密實，采用二次振搗的方法，即混凝土沉積20～30 min，再在初凝前進(jìn)行復(fù)振。采用“平面分條，斜面分層，薄層澆筑，循序退打，一次到頂”的施工方法，在澆筑過程中，混凝土逐漸形成一定的坡度，必須保證沿整個斜坡面振搗操作全覆蓋，若只在板頂附近進(jìn)行集中振搗，必將造成板下部振搗不充分。見圖3。

2.5 養(yǎng)護(hù)過程中的溫度監(jiān)控

混凝土養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)盡量避免產(chǎn)生劇烈升溫和降溫。在加強(qiáng)大體積混凝土溫度監(jiān)測的同時，采取合理的散熱、保溫措施，可以減少和控制溫度裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。

按照規(guī)范及方案的要求，在大體積混凝土內(nèi)部設(shè)置固定熱敏傳感器，分布在5個分區(qū)。布置時，應(yīng)嚴(yán)格保證位置準(zhǔn)確，綁扎或焊接牢固。見圖4。

在混凝土養(yǎng)護(hù)過程中，專業(yè)人員對溫度進(jìn)行24 h監(jiān)測，在內(nèi)外溫差達(dá)超過20 ℃時，迅速增加棉被和草墊的覆蓋，加強(qiáng)保溫措施，減小內(nèi)外溫差。

在不同養(yǎng)護(hù)時間下，分別計算5個分區(qū)內(nèi)各測點的監(jiān)測溫度值的平均值。見圖5。

由于項目所處地常出現(xiàn)高溫天氣，應(yīng)防止外界熱量倒灌，對大體積混凝土養(yǎng)護(hù)產(chǎn)生不利影響，還應(yīng)防止因養(yǎng)護(hù)用水快速蒸發(fā)而導(dǎo)致的混凝土表面開裂。采取的措施是在加強(qiáng)溫度監(jiān)測的同時，在混凝土澆筑完12～18 h使用棉被和草墊隔熱，采用連續(xù)灑水或噴霧等方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于28 d。棉被和草墊等材料不僅可以保溫隔熱，還可以防止混凝土表面水分散發(fā)過；連續(xù)灑水或噴霧可以保持混凝土表面時刻處于潮濕狀態(tài)，保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

3 結(jié)論

1）超高層底板混凝土體積大，溫度裂縫的控制是底板大體積混凝土施工的關(guān)鍵。

2）針對在熱帶地區(qū)施工的大體積混凝土，澆筑時應(yīng)注意控制混凝土入模溫度，養(yǎng)護(hù)時應(yīng)避免熱量倒灌和養(yǎng)護(hù)用水快速蒸發(fā)。

3）通過選用低熱混凝土、控制混凝土入模溫度、分區(qū)分層澆筑、優(yōu)化振搗施工工藝及大體積混凝土養(yǎng)護(hù)過程中溫度監(jiān)控等方法，優(yōu)化底板大體積混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)工藝，可以有效控制底板大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，確保底板大體積混凝土施工的高質(zhì)量完成。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳君瑞，周彥鵬，汪 " "寒，等.直線加速器機(jī)房大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[C].中冶建筑研究總院有限公司.2022年工業(yè)建筑學(xué)術(shù)交流會論文集（下冊）中建科工集團(tuán)有限公司，2022：5.

[2]袁 " "望，熊逸豐，呂雄偉等.某地鐵車站項目大體積混凝土抗裂技術(shù)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2022，52（S2）：1019-1023.

[3]秦會來，周予啟，陳 " "青，等.干熱沙漠地區(qū)大體積混凝土底板施工溫控分析[J].工業(yè)建筑，2020，50（11）：190-194.

[4]李 " "林，吳德剛.淺談大體積混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫控制[J].混凝土，2005，（3）：79-81.

[5]王鐵夢.抗放原理及其工程應(yīng)用[J].廣東土木與建筑，2001，（3）：3-5.