广东大城建设集团有限公司
【摘 要】在超长大体积混凝土施工过程中，若设计和施工不当，将会使得混凝土产生裂缝，严重危害到大体积混凝土的施工质量及安全性能。本文结合工程实例，分析了超长大体积混凝土施工的技术及要点，并对超长大体积混凝土施工温度裂缝的控制措施进行了详细的介绍，旨在为其他类似工程施工提供参考。
0 引言
随着我国社会经济的发展以及城市建设的不断进步，城市建筑工程的规模日益增加，超长大体积混凝土在工程施工中的应用也日益增加。在超长大体积混凝土施工中，其施工质量好坏直接关系到建筑物的使用性能及安全性能，并与人们的生命财产安全息息相关。但在大体积混凝土施工中，由于受到水泥水化热及混凝土内外温差的影响，大体积混凝土温度裂缝的产生十分常见，严重影响到了建筑物的安全及质量，对其温度裂缝进行控制十分必要。
1 工程概况
某建筑工程整栋建筑附建在深坑边坡上，建筑总高度约74m。支座形式采用独特的2点支撑体系:坑内主体建筑通过分块箱形基础坐落在坑底基岩上，同时在坑顶通过跨越钢桁架支承在由基础梁与岩石预应力锚索组成的坑口岩石基础上，提供竖向和水平约束。
坑口基础梁位于坑顶崖壁边绝对标高4.800m处，基础梁宽3.2m，高度为2.25m，全长约246m，梁底部设有b×h=800mm×250mm抗剪键，梁内有89根预应力锚索(见图1)，基础梁采用“跳仓法”施工。
2 “跳仓法”施工
2.1 分仓做法
坑口基础梁为环形结构，根据设计图纸结合实地情况，经论证、比较，将基础梁沿长度方向每40m或短于40m时至转折处止进行分仓，共分为6个仓(由于2段处大梁内部布有较多预应力锚索，与相邻两段相比构造较为复杂，故将其单独分为一仓，长度为48m)，如图2所示。跳仓施工顺序为:1→3→5→4→6→2。相邻两仓浇筑时间间隔按照宜长不宜短的原则，最短≥14d，以利于各分仓混凝土的变形、充分释放早期温度收缩应力，降低裂缝出现的概率。
2.2 施工要点
(1)混凝土浇筑时的入模温度对大体积混凝土裂缝控制非常重要。条件相同情况下，入模温度高的混凝土温峰值要比入模温度低的大很多。本工程于夏末初秋时施工，为降低入模温度，浇注时间定于夜间，各分仓实测入模温度都控制在26℃左右。
(2)同一分仓的混凝土应分层连续浇筑，分层厚度≤500mm，并应在底层混凝土初凝前将上层混凝土浇筑完毕，逐步向前推进式施工。采用“快插慢拔”二次振捣工艺，并在混凝土表面进行搓毛及二次抹压处理，以控制早期塑性裂缝的出现。
(3)跳仓接缝处模板采用免拆快易收口网并以槽钢加固，在下段混凝土浇筑前将此处钢板网表面、浮浆清理干净后刷上同强度等级纯水泥浆，保证接缝截面的施工质量。
3 综合技术
3.1 优选材料
在确保混凝土抗压强度的基础上，适当选择掺和料，代替部分水泥，降低水化热，是大体积混凝土裂缝控制的重要环节。本工程采用42.5级中低热硅酸盐水泥。考虑到单掺矿渣后水泥保水性差、收缩大，而单掺粉煤灰会使混凝土早期强度降低，故复合掺入水泥用量30%的S95级矿渣微粉以及水泥用量48%的Ⅱ级粉煤灰，以提高混凝土的密实度及早期强度，同时和易性也得到较大改善。外加剂采用聚羧酸型高效泵送剂，坍落度控制在(150±30)mm内。
研究表明，用碎石作为粗骨料比用卵石作为粗骨料混凝土的抗拉强度高10%～25%，故采用5～25mm连续级配碎石，细骨料采用中砂。由于混凝土受拉破坏主要发生在水泥石与粗骨料的黏结界面处，含泥量将严重影响水泥浆与骨料的黏结强度。粗、细骨料含泥量应分别控制在0.5%和1.5%以下。C40P6混凝土配合比(kg/m3)为:水泥:矿渣微粉:粉煤灰:水:中砂:碎石:外加剂=230:70:110:168:689:1078:4.1。
3.2 深化设计
大体积混凝土内部配置细而密的温度钢筋或增加钢丝网片，可以减轻应力集中效应，提高结构的抗裂性。在与设计方会审过程中，决定在容易产生应力集中的梁底突出部位及温度较高的中心处分别增设φ16@150和φ20@250的温度筋以抵抗降温阶段较大的收缩拉应力(见图3)。
在大梁与基础垫层间设置2道1.5mm厚双面自粘贴聚合物改性沥青聚酯胎防水卷材，减少垫层对大体积混凝土水化热反应时的约束。
3.3 加强养护
混凝土的养护工作包括湿度和温度两方面，保湿养护主要是通过喷水喷雾来控制混凝土表面剧烈失水干燥引起的干缩裂缝，而保温养护则是大体积混凝土裂缝控制的关键环节。在升温阶段，由于混凝土内部水化热积聚不易散发，温度显著升高，而表层混凝土散热较快，由此形成的里表温差使得混凝土受热膨胀不均匀，内部产生压应力，外部产生拉应力，当拉应力超过此时的抗拉强度时，就会在混凝土表面形成裂缝；在降温阶段，混凝土冷缩，由于此时的弹性模量迅速增长并且受到基底的约束，若降温速率较快，混凝土内部会产生很大的拉应力，当超过抗拉强度时，便会产生贯穿全截面的结构性裂缝，带来严重危害。
混凝土浇筑完毕后，采取及时覆盖保温材料、晚拆模板的养护措施，控制混凝土里表温差及降温速率，可以有效避免上述2种裂缝的出现。本工程采用保温效果较好的18mm厚木模板，模板外再加盖塑料薄膜。混凝土浇筑结束后的12h内对裸露面覆盖塑料薄膜并浇水保湿，然后铺设草垫进行全封闭养护。模板晚拆，养护期为14d，期间始终保持薄膜下侧洒水并湿润。
4 温度监测及结果分析
4.1 温度监测
本工程对大梁1，2仓进行温度监控，在每个仓靠中部处相隔10m设置2组测点，每组测点包括8个点位(见图4)。测温设备采用HYPY-Ⅲ型无线测温传输系统，测温元件接头与结构钢筋固定，外套PVC管与金属体绝热。监测在浇筑后立即进行，每5min记录1次数据。监测内容包括入模温度、大气温度和里表温度。
4.2 结果分析
取1仓1788号测点数据进行分析(见图5)。混凝土于夜间浇筑完毕，入模温度控制在26℃左右。从第2天开始水化热不断积聚，中心温度显著上升，在第4天达到最大值79.5℃，持续了6h左右。升温阶段的里表最大温差为27℃，未超过《大体积混凝土施工规范》GB50496—2009要求的30℃，说明保温措施效果良好。降温过程中，表面混凝土的平均降温速率为2.01℃/d，中心处的平均降温速率较快为3.29℃/d，底层混凝土的平均降温速率受外界影响较小为1.19℃/d。14d养护期过后取消保温措施，由于受到阳光的直晒，表层温度随气温而波动，中心温度也略有升高，之后趋于平稳。
通过温度监测发现混凝土中心处的降温速率略高于规范要求的2.0℃/d，但由于采用“跳仓法”施工，在浇筑前期释放了大部分收缩应力，并通过在薄弱处增配温度筋、减少基底约束等措施，整条基础梁并没有出现有害裂缝，表面裂缝也得到有效控制。
5 结语
综上所述，在大体积混凝土施工期间，由于水泥水化热引起的温度作用及内外温差产生的温度应力的影响，常常会出现温度裂缝，影响到混凝土的质量及安全性能。因此，在超长大体积混凝土施工中，施工人员要对温度裂缝的产生给予重视，结合工程的实际情况，采取有效的温度裂缝控制技术加以控制，做好施工的管理和监测工作，从而避免温度裂缝的产生，确保大体积混凝土施工的质量。
参考文献
[1]汪亚楠.浅谈大体积混凝土施工中温度裂缝的控制[J].建设监理.2015(09)
[2]陈桂林,姜玮,刘文超,曹万林.大体积混凝土施工温度裂缝控制研究及进展[J].自然灾害学报.2016(03)
论文作者:蒋石雷
论文发表刊物:《低碳地产》2016年10月第20期
论文发表时间:2016/11/24
标签：混凝土论文; 温度论文; 裂缝论文; 体积论文; 应力论文; 水化论文; 骨料论文; 《低碳地产》2016年10月第20期论文;