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摘要：本文主要针对筏板基础大体积混凝土温度裂缝的控制展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对混凝土温度裂缝的控制作了详细的阐述，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
关键词：大体积混凝土；温度裂缝；控制
在筏板基础大体积混凝土施工中，温度裂缝是常见的质量通病，不仅会降低混凝土的强度，影响到混凝土的耐久性，并对建筑的安全性能具有不良的影响。因此，对筏板基础大体积混凝土施工中的温度裂缝控制展开研究十分必要。
0 工程概述
某建筑工程，结构类型为混凝土框架+核心筒结构。基础采用筏板基础。
1 大体积混凝土温度裂缝产生的主要原因
混凝土浇注初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，使混凝土内部温度急剧上升，而混凝土表面温度为室外环境温度，相应较低。这种混凝土内部和表面过大的温差，就会产生温度应力和温度变形。当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，就会导致混凝土裂缝。混凝土内部温度与混凝土的厚度和水泥用量有关。因此，混凝土的结构越大，温度应力越大，也就越容易产生裂缝。
2 优化大体积混凝土配合比设计
配合比设计将选择水化热较低的水泥和尽量降低水泥的用量作为主要控制点，同时采用混凝土60d强度作为强度评定和配合比设计依据，避免前期强度增加过快产生大量水化热。
混凝土主要工作性能指标满足表1要求。
表1 混凝土主要工作性能
经考察了解材料情况，最终确定选用的原材料如下。
(1)水泥：水泥厂生产的P•O42.5水泥，测试结果表明，水泥的所测性能满足现行标准《通用硅酸盐水泥》GB175—2007/XG1—2009规定的技术要求，活性较高。3d水化热为270kJ/kg，7d水化热为314kJ/kg。
(2)粉煤灰 某电厂粉煤灰，测试结果表明，所选粉煤灰的性能符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596—2005规定的II级灰技术要求。
(3)矿渣 S95级粒化高炉矿渣粉。
(4)粗骨料 当地碎石，公称粒级5～25.0mm，连续级配，针片状含量3.1%，含泥量0.2%，泥块含量0.2%，压碎指标为7.3%，堆积密度为1500kg/m3，表观密度为2620kg/m3。
(5)细骨料 (山)砂，含泥量为0.3%，细度模数为2.7～2.9，石粉含量0.3%，堆积密度为1750kg/m3。砂的性能满足《建筑用砂》GB/T14684—2011。
(6)减水剂(外加剂Ⅰ) 采用聚羧酸高性能减水剂，减水率26%，固含量:20.1%，氯离子含量0.3%，含气量3.2%，总碱含量9%，密度1.06g/cm3。
(7)抗裂剂(外加剂Ⅱ) 采用SY－T复合纤维膨胀抗裂剂(外掺10%)。
拟定7个配合比进行试配(见表2)。最终根据理论温度和应力计算，以及试件强度和工作性能检测等手段，选定最优配合比(见表3)。
表2 试配配合比
4 足尺模型试验
试验模型尺寸长×宽×高为4500mm×4500mm×4300mm，其混凝土配合比、原材料选择和施工技术措施均与筏板施工时相同，内部配构造抗裂钢筋。足尺模型试验除测定混凝土各项工作性能指标外，还计划测定如下数据:
(1)混凝土力学性能指标，包括60d抗压强度、抗渗等级、弹性模量、3～7d每天的抗拉强度。
(2)测量温升情况，包括最大温度以及出现的时间，里表最大温差以及出现时间，同时检验保温措施的效果。另外，将温升情况与理论计算结果进行对比分析。
(3)测量混凝土的应变，计算混凝土实际应力，并与混凝土的适时测定的抗拉强度对比，分析混凝土的抗裂性能。并将测定的分析结果与理论计算结果进行对比。
(4)布置冷却管后，分析通水对降低混凝土内部升温峰值的效果，同时分析冷却管的作用半径。
(5)测定足尺模型的降温速率。
(6)到达一定龄期后(初步拟定半年)，取芯进行微观分析，分析内容包括胶凝材料水化程度、骨料与浆体的结合情况、浆体的致密程度。
(7)混凝土容重。
(8)混凝土侧压力。
(9)通过两层冷却管分别通入不同温度和流速的水，分析降温效果，以及后期取断面查看冷凝管周围在低水温下是否存在微裂缝。
(10)测定添加复合膨胀纤维抗裂剂后的混凝土的膨胀率。
5 现场施工组织
5.1 机械设备及材料储备
浇注时配备5台泵，其中1台壁架泵，4台车载柴油泵(另各配备1台壁架泵和1台车载柴油泵备用)。5台泵车依次排开，整体从西向东斜面分层浇注(见表5)。
剩余所用材料有以下措施保证:
(1)粉料该公司现在拥有22台粉料运输车，可满足补充需要。
(2)砂石先在砂石厂购买储备随时补充。
为确保浇注过程搅拌站的拌合能力，针对可能发生的紧急情况制定应急措施:
(1)生产过程中突然停电针对此情况，一站、二站各配备350kW•h发电机组，作为备用电源。
(2)搅拌机故障一是生产前，对生产设备全面检修维护保养；二是生产设备常用备件备齐，如有临时故障，及时更换。
5.2 混凝土浇注要点
(1)采取内部设置冷凝水管循环水降温的措施。冷凝管采用外径32mm，壁厚2.0mm焊管，转弯、直管连接均采用套丝接头，安装时应设置防水胶带，确保接头不漏水。冷凝管纵向间距为1.30m，第1道冷凝管距基础顶1.50m，第2道冷凝管距基础底1.50m，水平间距为1.5m。进、出口引出筏板混凝土面1m，出水口设置有调节流量的水阀和测流量设备。水管网放置在钢筋支架横梁上，并将水管与横梁绑扎牢靠，防止混凝土浇注过程中，水管变形或接头脱落而发生堵水或漏水。水管网安装完成后，将进、出水管口与进出水总管、水泵接通，进行通水试验，以确保水管畅通且不漏水。
流量计算:
为满足混凝土内部降温要求，取水在管中的流速为0.5m/s，由此可确定流量为:
Q(m3/h)=VA(其中，Q为流量；V为流速；A为管横截面面积)
Q=0.5×3.14×0.028×0.028×3600/4=1.11(m3/h)，取Q=1.2m3/h。
水泵功率的计算:
由V=Q/A=1.2×4/(3.14×0.0282×3600)=0.54m/s。
据此可得水泵的功率为:
P=1.2QHg/3600n=1.2×1.2×10×9.8/(3600×0.55)=0.0713kW，取P=100W。
式中:P为水泵功率；Q为流量；H为扬程，本设计取10m；g为重力加速度；n为水泵效率，一般为55%。
冷凝水在管中的停留时间:埋入核心筒筏板及柱下条基的冷凝管最长为200m，由S=Vt(S为冷凝管总长度；V为水在管中的流速；t为水在管中的停留时间)，得:t=S/V=200/0.54=370(s)=6.17min。由于现场场地的限制，冷凝管的蓄水容器选用成品水桶。每个水桶的容积为3m3，为两条冷凝管蓄水，共需5个水桶。冷凝管选用型号银象GP-100的水泵进行送水，共需10台水泵(见图2)。
(2)混凝土入模温度的控制。入模温度计划控制在15℃以内。对入模温度的控制主要通过控制骨料温度和拌合用水温来实现。
(3)混凝土浇注均采用“斜向分层，薄层浇注，循序退浇，一次到底”连续施工的方法。底板浇注时依靠混凝土流动性形成大斜面，按1:7坡度自然流淌。为保证施工质量，分层浇注一次性浇注厚度为500mm，分层浇注高度严禁超过该施工高度。且上层混凝土应在下层混凝土初凝前进行浇注，同时设专人检查，避免产生冷缝(见图3)。
图3 混凝土分层浇注示意
混凝土浇注到顶后，应在混凝土初凝之后终凝之前进行表面抹压，排除上表面的泌水，用木拍反复抹压密实，消除最先出现的表面裂缝，提高混凝土防水性能和表面观感。并在抹压时在混凝土表面压入4mm成品钢筋网片，防止混凝土表面收缩开裂。
(4)浇注顺序5台泵依次排开，整体从西向东斜面分层浇注。
(5)混凝土振捣采用插入式振动器。基础混凝土浇注采用分层浇注，一次到顶的施工方法。振捣厚度为500mm，且振捣棒要插入下一层混凝土50mm(振捣棒上每45cm处作一道标记，以控制振捣棒的插入深度)，并且必须在下层混凝土初凝前振捣完。插入式振动棒进行斜向振捣，振捣棒与水平面倾角约30°左右。振捣时在每一位置上应连续振动一定的时间，采取快插慢拔的方式，正常情况下约为10～20s，以混凝土表面不再明显下沉，不冒气泡，均匀出现浆液为准，移动时应成排依次振捣前进，前后位置和排与排间相互搭接应有3～5cm，防止漏振。
在混凝土初凝前，本工程混凝土初凝时间为16h左右，因此控制在混凝土浇注后12h左右开始进行二次振捣。二次振捣技术，对提高混凝土的抗裂性具有重要作用，大量的施工实践表明，对已经完成浇注但尚未凝固的混凝土加强二次振捣工作，能有效避免混凝土由于水平钢筋下部产生的水分及空隙等，以此提高钢筋与混凝土之间的凝聚力，避免由于混凝土沉降而产生裂缝，并能以此降低混凝土内微裂的现象，提高混凝土的密实度，并增强混凝土的抗压强度约10%～20%，有效防止裂缝产生。
(6)由于混凝土坍落度大，浇注面广，在浇注和振捣后，必然有大量的泌水和浮浆顺着混凝土坡面流淌，在低洼的地方沉积，若不及时清除，混凝土拌合物中的杜拉纤维会出现漂浮现象，影响抗裂、抗渗效果。为此，在混凝土的浇注过程中，利用未浇注一边的电梯基坑及积水坑进行排水。电梯基坑及积水坑中各配备一台水泵抽水。
6 混凝土养护和温度检测
大体积混凝土的裂缝主要是由于内外温差过大产生的。浇注后，水泥水化热使混凝土温度升高，表面易散热温度较低，内部不易散热温度较高，相对地表面收缩内部膨胀，表面收缩受内部约束力产生拉应力。对大体积混凝土这种拉应力较大，容易超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。因此，加强养护是防止混凝土开裂的关键之一。
浇注完毕在混凝土表面采取1层塑料薄膜，2层麻袋及1层彩条布作保温润湿养护，并保持麻袋润湿。塑料薄膜覆盖应及时，在混凝土浇捣过程中逐步覆盖先浇捣完部分，平整后即先铺设。覆盖时塑料薄膜幅与幅之间接缝处应有5cm搭接，每只麻袋之间应有10cm搭接。插筋垂直方向应盖麻袋一层。麻袋量一般不宜成片掀去，应在测温设备监测下以夹花方式掀去1/2或1/3。
若在测温过程中，混凝土里表温差或降温速率(不宜大于2℃/d)异常，或者里表温差过大，甚至超过25℃，根据测温情况及时调整保温和养护措施，比如采用覆盖备用的麻袋和塑料薄膜增加保温效果，延缓升降温速率，保证混凝土表面和内部最大温差不超过25℃，防止因温度应力而造成混凝土开裂。
7 结语
综上所述，温度裂缝是大体积混凝土施工中常见的质量通病，不仅会影响到混凝土的施工质量以及耐久性，并且与工程的安全及稳定息息相关。因此，我们必须要采取有效的措施做好防范，以保障混凝土施工的质量。
参考文献
[1]刘宏飞.浅谈筏板基础大体积混凝土温度裂缝控制[J].中国科技博览.2014（20）.
[2]冯伟.筏板基础大体积混凝土温度裂缝的控制[J].建筑施工.2012（10）.
论文作者:陈锦煌
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/28
标签：混凝土论文; 温度论文; 裂缝论文; 水化论文; 体积论文; 表面论文; 应力论文; 《基层建设》2017年第36期论文;