地下室底板大體積混凝土施工溫度裂縫控制

1、地下室底板大體積混凝土施工溫度裂縫控制    摘要:溫度裂縫的控制一直是混凝土施工中的難題，尤其是大體積混凝土不易散熱，內(nèi)外溫差過大易引起裂縫，甚至?xí)茐幕炷两Y(jié)構(gòu)。因此，加強對大體積溫度裂縫的控制具有重要意義。本文以地下室底板大體積混凝土施工為例，通過采用冷卻管對混凝土內(nèi)部進行通水降溫、加強溫度監(jiān)測及信息化施工等方面的控制措施，取得了較好的溫度裂縫控制效果。 關(guān)鍵詞:大體積混凝土；溫度裂縫；降溫；測溫；信息化施工 中圖分類號：TU37 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號： 隨著我國社會經(jīng)濟建設(shè)步伐的不斷加快，越來越多的建筑應(yīng)用了大體積混凝土。大體積混凝土主要的特

2、點就是體積大,一般實體最小尺寸大于或等于1m。它的表面系數(shù)比較小,水泥水化熱釋放比較集中,內(nèi)部溫升比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時，會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。如果不進行合理的控制，不僅會影響到底板基礎(chǔ)大體積混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和穩(wěn)定性，同時也不利于高層建筑投入使用后的功能發(fā)揮。因此，在大體積混凝土施工中合理控制混凝土溫度，采取科學(xué)溫度裂縫控制措施是減少溫度裂縫和提高混凝土澆筑質(zhì)量的關(guān)鍵因素。 1 工程概況 某建筑工程，總建筑面積約90000m2，其中地上約65000m2，地下約25000m2。主樓采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)，裙房采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。地下室底板混凝土設(shè)計強度等級C35P10，混凝

3、土最大澆注部位為主樓大體積承臺，截面尺寸：長12.5m，寬12.5m，厚2.5m，混凝土澆注量分別為390m3，屬大體積混凝土。 2 工程特點及控制目標(biāo) 本工程對地下室人防級別要求較高，且基礎(chǔ)埋深較深，抗?jié)B也有較高要求，因此對混凝土裂縫的控制尤為重要。為此，必須控制大體積混凝土的內(nèi)外溫差在規(guī)范規(guī)定的允許范圍內(nèi)，保證大體積混凝土施工不會產(chǎn)生溫度裂縫和收縮裂縫，這是本工程施工的主要目標(biāo)，在施工過程中應(yīng)加以重點控制。 3 大體積混凝土水化溫升和內(nèi)、外溫度變化情況計算分析 本工程大體積混凝土配合比按最大程度減少水化熱的原則進行配置，具體配合比設(shè)計為每方混凝土材料用量為：水泥325kg,粉煤灰87kg，

4、砂693kg，碎石1039kg，水175kg。 (1)混凝土絕熱溫升： (1) 式(1)中:T(t)混凝土齡期為t時的絕熱溫升()；W混凝土的膠凝材料用量(kg/m3)；Q膠凝材料水化熱總量(kJ/kg)，Q=kQ0，其中k為不同摻量摻合料水化熱調(diào)整系數(shù)，取k=0.936；Q0水泥水化熱總量(kJ/kg)，由查施工規(guī)范及施工計算手冊計算Q0=391kJ/kg；C混凝土的比熱，取0.97kJ/(kg·K)；混凝土的重力密度，取2400kg/m3；m與水泥品種、澆筑溫度等有關(guān)的系數(shù)，取入模溫度為21，則系數(shù)取0.3664。根據(jù)上述公式計算所得不同齡期絕熱溫升見表1。T(1)=21.14。

5、 (2)混凝土內(nèi)部中心溫度: T1(t)=To+T(t)(t) (2) 式(2)中：T1(t)齡期混凝土內(nèi)部中心最高溫度()；To混凝土的澆筑入模溫度()；T(t)混凝土最終絕熱溫升()；(t)t齡期溫降系數(shù)。 從上述公式可知，降低入模溫度可顯著降低混凝土內(nèi)部中心溫度。因此，本工程選擇在晚上溫度較低時澆筑混凝土，降低混凝土的入模溫度，將入模溫度控制在21以內(nèi)。根據(jù)上述公式并查施工計算手冊計算得不同齡期混凝土中心溫度見表1。 (3)蓄水養(yǎng)護深度： 本工程根據(jù)實際情況，混凝土表面收水拉毛后，立即覆蓋一層塑料薄膜，待混凝土初凝后利用核心筒內(nèi)電梯井坑進行畜水保溫養(yǎng)護，直至溫差降至安全范圍內(nèi)。具體蓄水深

6、度由以計算確定： (3) 式(3)中：X蓄水養(yǎng)護時間，取X=336h；Tmax-T2=20；Kb傳熱系數(shù)修正值，取1.3；w水的導(dǎo)熱系數(shù)，取0.58；M混凝土結(jié)構(gòu)表面系數(shù)，。根據(jù)上述公式計算所得蓄水養(yǎng)護深度為：Hw=3.6cm。 (4)混凝土表層溫度： T2(t)=Tq+4h(H-h)T1(t)-Tq/H2 (4) 式(4)中：T2(t)t齡期混凝土表面溫度()；Tq施工期大氣平均溫度()，取15.2；h混凝土虛厚度(m)，h=K·/，K為折減系數(shù)，取2/3，為混凝土導(dǎo)熱率，取2.33W/m·K；為混凝土表面模板及保溫層傳熱系數(shù)(W/m2·K)，=1/w/w+1/

7、q，w蓄水保溫層厚度(m)，w水的導(dǎo)熱系數(shù)，取0.58，q空氣層的傳熱系數(shù)，取23(W/m2·K)；查施工計算手冊并計算得：h=0.118m。H混凝土計算厚度(m)，H=h+2h，h混凝土實際厚度(m)。根據(jù)上述公式計算所得不同齡期混凝土表層溫度見表1。 表1 不同齡期混凝土表層溫度 從表中數(shù)據(jù)可看出，本工程大體積混凝土澆筑體內(nèi)部中心溫度從開始澆筑起到第9天為溫升階段，前3天溫升速度較快，第3至6天漸緩爬升，6天過后漸漸趨于最高值，第9天達到最高值，而后開始降溫?？傮w上在入模溫度基礎(chǔ)上的最大溫升值為39.3，小于50，符合大體積混凝土施工規(guī)范要求?；炷帘韺訙囟葟拈_始澆筑起到第8天緩

8、慢爬升，9天過后開始降溫。當(dāng)混凝土內(nèi)部中心溫度達到60.3時，混凝土內(nèi)外溫差可達35.27，高于常規(guī)規(guī)定25。因此，必須采取必要措施控制混凝土內(nèi)外溫差，確?；炷敛婚_裂。 4 混凝土內(nèi)部布置冷管通水降溫 由上述計算過程可知，混凝土澆筑后內(nèi)部溫升較快而表面溫度溫升較平緩，只要對混凝土內(nèi)部進行主動降溫，就能很好控制內(nèi)外溫差，進而控制裂縫產(chǎn)生。內(nèi)部通水降溫法特別適用于較厚的大體積混凝土施工，通水降溫后混凝土水化產(chǎn)生的熱量大部分經(jīng)由通入混凝土內(nèi)部的水帶走，相當(dāng)于降低了厚度，可顯著降低混凝土內(nèi)部溫度和縮小內(nèi)外溫差，避免冷卻后的混凝土拉應(yīng)力過大而產(chǎn)生溫差裂縫；與其它方法相比，內(nèi)部通水降溫具有主動性，更容易

9、控制混凝土內(nèi)部溫度，具有明顯的優(yōu)越性。 因此，本工程決定采用“內(nèi)部通水降溫，外部蓄水養(yǎng)護”水循環(huán)施工技術(shù)，將混凝土內(nèi)外溫差控制在20內(nèi)，確保不出現(xiàn)溫差裂縫。根據(jù)工程經(jīng)驗，沿混凝土厚度中心的水平面均勻布置三個回路的規(guī)格為50循環(huán)水管，每個水管設(shè)進水口和出水口各一個(見圖1)?；炷翝仓戤吅?2h開始通水。由上述計算知，1d的絕熱溫升為21.14，而混凝土入模溫度為21，考慮降溫系數(shù)的影響，則此時的混凝土內(nèi)部中心溫度不會超過42，將開始進水溫度控制在19左右可保證水溫與接觸面的混凝土溫差不超過25。利用核心筒內(nèi)電梯井坑進行畜水養(yǎng)護，初始蓄水深度取20cm(水泵正常工作所需最小深度)。利用水泵的工作原理，將電梯井坑內(nèi)的冷水抽進已布置的冷卻管內(nèi)，同時將水管內(nèi)的熱水排出到基坑內(nèi)，建立水循環(huán)，利用物質(zhì)熱交換原理，帶走混凝土內(nèi)部水化熱，降