大體積混凝土溫度裂縫的控制方法

大體積混凝土溫度裂縫控制的施工技術研究摘要：在施工過程中，施工單位在原材料的選用、配合比的確定、混凝土內部及表面的測溫、降溫和保養(yǎng)等幾個方面嚴格把好質量關，完全能夠將大體積混凝土的內外溫差控制在規(guī)范允許范圍之內，避免混凝土溫度裂縫的產生。關鍵詞：大體積混凝土；溫差；裂縫；質量控制；溫度測控1、概述隨著國民經濟的高速發(fā)展，建筑技術也在飛速進步，高層、超高層建筑、大型設備基礎、高聳結構物大量出現，在這些結構中，大體積混凝土被廣泛的使用。大體積混凝土是指最小斷面尺寸大于0.8m的結構物，其尺寸已經大到必須采用相應的技術措施，要妥善處理內外溫差，合理解決溫度應力并控制裂縫開展的混凝土結構。與普通混凝土相比，大體積混凝土具有結構厚、體積大、鋼筋密、工程條件復雜和施工技術要求高等特點，除了滿足強度、剛度、整體性和耐久性等要求外，主要應解決好控制溫度變形的發(fā)生和開展?；炷翜囟攘芽p產生的主要原因是由于混凝土的導熱性能差，其外部的水化熱量散失較快，而積聚在結構內部的水化熱則不易散失，造成混凝土各部位之間的溫度差和溫度應力，當表面拉應力超過混凝土的抗拉強度時，就會產生溫度裂縫，給工程帶來不同程度的裂縫。能夠深刻了解大體積混凝土中溫度變化所引起的應力狀態(tài)對結構的影響，認識溫度應力的一系列特點，掌握溫度應力的變化規(guī)律，了解大體積混凝土溫度裂縫產生的機理，對于制定有效的施工方案，保證施工質量能起到至關重要的作用。這就要求施工單位在原材料的選用、配合比的確定、混凝土的測溫、降溫和保養(yǎng)等幾個方面嚴格把好質量關。2、原材料的選用1）、水泥：大體積混凝土應優(yōu)選高強低水化熱水泥，以減少水泥用量，降低水化熱。如礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥等，強度應優(yōu)先采用32.5或42.5標號的水泥。2）、砂、石骨料：施工用砂應選擇細度模數2.80~3.0之間的中粗砂，含泥量嚴格控制在1％以下，不得混有草根等有機雜質，杜絕使用細砂。粗骨料應盡量選用粒徑較大，石子級配良好的粗骨料，但考慮到大體積混凝土多為商品混凝土，泵送，所以綜合考慮應優(yōu)選5~25cm連續(xù)級配的火成巖碎石，含泥量低于1％，片狀、針狀石含量不得超過10％，嚴禁有風化石、云母巖等低強度巖石存在。3、優(yōu)選混凝土施工配合比根據設計強度及泵送混凝土坍落度的要求，必須先進行試配，試配時應遵循以下原則：1）、減少水泥用量：為了減小水化熱，降低混凝土內部的升溫，在條件允許的情況下，優(yōu)先選用強度高的水泥，積極采用“三摻”技術，在混凝土中摻加適量的JM—Ⅲ高效復合外加劑、Ⅱ級粉煤灰等活性料，能很好的提高混凝土的和易性，可泵性，減少水泥用量。同時還可以降低用水量，減少游離水的存在，將水灰比控制在0.45~0.50之間。2）、控制混凝土坍落度：積極與商品混凝土生產廠家加強聯系，根據運輸路線的情況，控制好坍落度，施工現場做好到場混凝土坍落度的抽查工作，嚴禁在施工現場隨意加水的做法，將施工現場的混凝土坍落度嚴格控制在設計范圍之內。3）、控制混凝土的入模溫度：混凝土的入模溫度的高低對于混凝土早期溫度的產生和發(fā)展有著很大的影響，入模溫度過高會導致混凝土內部升溫過高，與外界和表面溫差過大，從而大大增加混凝土表面產生溫度裂縫的機率。入模溫度過低會嚴重影響混凝土強度、特別是早期強度的正常增長，從而影響結構的使用。一般采取的措施為高溫季節(jié)采用摻入冷水的辦法，低溫季節(jié)采用加入熱水的辦法，將混凝土的入模溫度控制在15~20℃之間，以延緩混凝土水化熱峰值的出現。4）、充分利用混凝土的后期強度，減少每立方米混凝土中的水泥用量，實驗證明每增減10Kg水泥，其水化熱將使混凝土的溫度相應升降1℃。4、溫度裂縫的控制計算1）、混凝土澆筑前的裂縫控制計算：在大體積混凝土澆筑前，應先根據混凝土的配合比和施工條件，計算水泥水化熱的絕熱最高溫升值、各齡期的收縮變形值等數值，然后通過計算，估算出可能產生的最大溫度收縮應力，如超出混凝土各齡期的極限抗拉強度，則必須采取調整混凝土入模溫度、降低水化熱溫升值等措施來降低溫度收縮應力，保證其應力值小于混凝土各齡期的極限抗拉強度。（1）、混凝土的水化熱的絕熱最高溫升值：（1）T（t）——混凝土澆筑完t段時間，混凝土的絕熱溫升值；C——每立方米混凝土的水泥用量；c——混凝土的熱比，一般由0.92~1.00；ρ——混凝土的質量密度，取2400kg/m3；e——常數，取2.718；m——與水泥品種、澆筑時與溫度有關的經驗系數，一般為0.2~0.4；t——混凝土澆筑后至計算時的天數。（2）混凝土的溫度收縮應力：（2）ΔT——混凝土的最大綜合溫差；S（t）——考慮徐變影響的松弛系數，一般取0.3~0.5；R——混凝土的外約束系數；ν——混凝土的泊松比，可取用0.15~0.20。5、改善約束條件，減少溫度應力1）、采取分層分段的澆筑方式，通過合理設置施工縫或后澆帶，以減小混凝土的相對體量，放松約束程度，減小每次澆筑體量的蓄熱量，防止水化熱積聚過多，以減小溫度應力的積聚。2）、對于大體積混凝土基礎，可在基礎與混凝土墊層之間設置滑動層，以消除墊層對基礎混凝土的約束作用，釋放約束應力。3）、適當參入鋼纖維或杜拉纖維等材料，采用二次振搗法等積極有效的措施，提高混凝土的密實度和極限拉伸強度，提高混凝土的抗裂縫能力。4）、在結構截面突變或轉折處，底、頂板與墻體轉折處，孔洞轉角等處設置必要的溫度配筋和構造配筋，以改善應力集中，防止裂縫出現。6、加強混凝土的養(yǎng)護和測溫工作1）、對于大體積整板基礎混凝土應在混凝土終凝后覆蓋薄膜，其上在覆蓋一層麻袋進行保溫，并積極采用蓄水法進行保溫養(yǎng)護，蓄水深度15~20cm為宜，時間不少于14天，對于大體積轉換層大梁等構件，可采用內散外蓄的方法加快構件內部熱量的散失。具體做法為在混凝土澆筑前在構件中埋入循環(huán)水管，混凝土澆筑完畢后及時通過水泵壓入冷水并使之在混凝土內部形成循環(huán)，迅速帶走水泥水化產生的部分熱量，降低構件內外溫差?，F行規(guī)范規(guī)定應將混凝土內外溫差控制在25℃之內，基面溫度和基底溫度差控制在20℃之內。2）、對混凝土內外溫度進行有效地測控，可以及時掌握混凝土內外溫度產生和發(fā)展的情況，如發(fā)現問題可及時采取有效措施進行處理，從而保證混凝土內外溫差在規(guī)范允許范圍內。大體積混凝土的測控技術主要使用熱傳感器，采集電壓信號，通過計算機適時處理，得到溫度數據，并適時儲存，顯示、打印、以達到指導大體積混凝土施工及養(yǎng)護工作的目的。也可采用在混凝土中間和表面每隔適當位置預留測溫孔，用溫度計直接測溫的簡易方法，但該方法精度較差，操作起來存在諸多不便。7、工程實踐西安***大廈工程為一裙兩塔結構，裙房為框架剪力墻，塔樓為全剪力墻結構，建筑面積53250m2，地上25層，地下一層。其中地下室面積3710m2，裙樓（一~三層）11100m2。該工程地下室筏板基礎塔樓部位混凝土厚度1.5m,長35.7m，寬31.5m，裙房部位混凝土筏板基礎厚度40cm，地下室筏板總計混凝土量為4107m3。在施工之前，我們充分考慮到大體積混凝土施工的特點和難點，制定了相應的施工方案，如充分利用混凝土的后期強度，采用60天強度代替28天強度作為混凝土的設計強；選擇中低熱水泥品種，使用32.5礦渣硅酸鹽水泥；加強澆筑后的保溫養(yǎng)護等一系列的措施，取得了很好的效果。在混凝土澆筑后我們通過預埋在混凝土中的熱敏元件對混凝土上、中、下部位的溫升情況嚴格按規(guī)范要求進行了測量記錄，測出了各時段、各部位每天的溫度平均值，詳見下表：位置混凝土溫度實測值值(℃)1d2d3d4d5d6d7d8d9d10d11d12d13d14d15d上42.253.952.449.644.942.439.536.532.829.725.322.52221.219.9中53.262.863.359.456.953.448.945.941.736.933.729.927.925.824.7下50.458.559.858.755.452.947.442.139.335.631.228.526.324.123.2根據上表所得的數據，我們描繪出了溫度變化曲線圖如下：70溫度（℃）60中部50下部40上部30201001d2d3d4d5d6d7d8d9d10d11d12d