建筑大體積混凝土施工問題分析

建筑大體積混凝土施工問題分析俞戰(zhàn)軍陳杜恩李堯鈿

浙江中晨建設有限公司

搞要：隨著我國經濟的迅猛發(fā)展，我國的建筑業(yè)也取得了輝煌的成就。大體積混凝土在現(xiàn)代工程建設中占有重要的地位。本文就大體積混凝土施工中溫度變化規(guī)律、大體積鋼筋混凝土構筑物自身結構特點和工作環(huán)境特點等相關問題進行了介紹，以供參考。

關鍵詞：構筑物混凝土施工問題

1大體積混凝土施工中溫度變化規(guī)律

1.1一次連續(xù)澆筑的大體積混凝土構筑物，其內部最高溫升（峰值）發(fā)生在構筑物平面中心部位、厚度中心附近，靠近基底部位溫度較低，靠近上表面的頂部溫度最低。

1.2構筑物內部沿高度方向，靠近上表面的頂部溫升最快，最先達到峰值，降溫也快。待降到接近氣溫后，受大氣溫度變化影響較大，往往隨晝夜氣溫波動而波動，但波動幅度隨混凝土上表面養(yǎng)護措施（保溫效果）而有程度不同的減緩；靠近基底溫升較慢，最晚達到峰值，降溫也慢。從縱斷面等溫線看，中間疏、下面密，上面最密，隨著降溫時間的延長，上中下各部位逐漸接近并趨向一致。上表面與中心溫差（即內外溫差）的70%以上是在距上表面80cm內；基底與中心溫差的80%集中在距基底80cm內。厚度超過2m時，中心最高溫升大體上與厚度尺寸無關。

1.3構筑物內部沿長（寬）度方向，中心部位達到最高溫升峰值（即內外最大溫差）時，距側表面（即模板內表面）1m遠的混凝土內部溫差很小，而且大體上與平面尺寸無關。如寶鋼一期轉爐基礎為90m×30m×2.7m（長×寬×高），混凝土體積約7100m，從1/2厚度的橫斷面等溫線看，當距側表面45m的中心部位到達溫升峰值52℃時，距側表面1m處的溫升為49.5℃，二者絕對溫差2.5℃，相對溫差4.8%。7個基礎中這兩處的相對溫差最大為8%，說明側表面與中心最高溫升處的溫差90%以上是集中在距側表面1m以內，此區(qū)域內溫度梯度很大，而且越接近側表面等溫線越密，溫度梯度越大。

1.4升溫速度較快。入模溫度、澆筑速度和單位體積混凝土用水量對升溫速度影響較大。升溫期間，平均0.21～0.26℃/h，其中澆完后4h內，平均0.5～1.5℃/h，24h內平均0.5～0.9℃/h。

1.5降溫速度頗慢。距側表面深度不同的部位降溫速度不同。距側表面10cm處，1～2d內最快為3.5～5.5℃/d；中心最高溫升處降溫速度為7d內平均1℃/d，14d內平均0.8℃/d，1個月內平均0.5℃/d。

2探討以下幾個有關問題

2.1大體積鋼筋混凝土構筑物自身結構特點

大體積鋼筋混凝土構筑物，如工業(yè)廠房獨立柱基礎，大型設備基礎，高聳煙囟基礎等，都是承重構件，配筋較密且都集中在邊部，對大體積混凝土抗裂性有利。澆筑后的混凝土在硬化過程中，升溫時受到鋼筋籠限制，其熱膨脹量遠少于自由狀態(tài)下混凝土構筑物的熱膨脹量，降溫時其體積收縮程度也小得多。因此大體積鋼筋混凝土比大壩混凝土的抗裂性要高得多。這里說明一點，用自由狀態(tài)下混凝土線膨脹系數(shù)計算有鋼筋籠約束的厚板或塊體混凝土的體積膨脹量，準確性很低。

2.2地下大體積鋼筋混凝土構筑物工作環(huán)境特點

施工期間較少受到或完全不受日曬、風吹、雨淋等危害，同時深基坑中構筑物周圍空間狹窄，通風條件差，就連晝夜溫差變化大的氣溫影響也比地面要小，這對混凝土澆筑、養(yǎng)護都有利。7～14d的高濕熱自養(yǎng)護，混凝土已比較接近甚至達到設計強度，拆模時混凝土已有較高的抗裂能力，拆模后及時回填，此后混凝土內部殘余溫度（余熱）將通過回填土緩慢外泄，直至與地面溫度平衡。土壤導熱性差，殘余溫度的消失將在長時間內緩慢地完成，這過程中溫度應力不會影響混凝土質量，以致產生溫度裂縫。所以地下大體積鋼筋混凝土只重視施工期間，即早期溫度影響，而不考慮中、后期溫度影響。

2.3保證大體積鋼筋混凝土施工質量的關鍵

大體積鋼筋混凝土內部溫升約在50～80℃，澆完后24～72h到達峰值，7d內平均降溫速度為1℃/d。即在距構筑物外表面1m遠的混凝土內部，養(yǎng)護期間混凝土處于高濕、高溫（相對標養(yǎng)）、高壓（相對自由狀態(tài)）的自養(yǎng)護條件下完成硬化過程。強度增長比同齡期標養(yǎng)快，接近或達到蒸養(yǎng)效果。

硬化過程中混凝土導熱性差，升溫稍快，降溫緩慢，溫度梯度最大、最可能出現(xiàn)裂縫的部位是在3個臨邊處，即上表面、下底面和四周側表面深約12cm以內。因此，不管體積（厚度和平面尺寸）多大，內部溫升多高，入模溫度和氣溫如何，以及內外溫差多大，3個臨邊易出現(xiàn)問題，也是解決問題的關鍵。

降溫時溫差大，如遇到約束就會產生溫度應力，而溫度應力大于此時混凝土的抗拉承受力，混凝土會出現(xiàn)溫度裂縫?？梢娫?個臨邊處控制降溫速度，特別是防止急劇降溫和放松外界約束等措施，可保證混凝土施工質量。

3個臨邊中，上表面和四周側表面都與養(yǎng)護措施密切相關，底面約束與混凝土構筑物的基層材性有關，如混凝土構筑物座在剛度較大的堅實巖石或舊混凝土基礎上，則應采取消除或減輕其對新澆混凝土構筑物約束的措施。

3重新認識和綜合評價溫度對混凝土質量的影響

3.1混凝土內部最高溫升問題。大體積混凝土構筑物內部溫升高未必會出現(xiàn)裂縫，反之亦然。1972年日本君津鋼鐵廠高爐基礎施工中混凝土溫升達到76℃，并未出現(xiàn)裂縫。

3.2關于混凝土澆筑溫度、入模溫度、出機溫度、大氣溫度等問題?；炷涟韬衔飶某鰯嚢铏C到進入模板的時間不同，其溫度略有差異，但都與大氣溫度相差不大，常規(guī)施工中，混凝土澆筑溫度與大氣溫度之間的關系，大體上是22∶00～10∶00入模溫度等于或略低于大氣溫度；12∶00～20∶00入模溫度約高于大氣溫度1～3℃。上海寶鋼一期工程中的幾個大體積鋼筋混凝土基礎，澆筑溫度最高達35～36℃，再從混凝土內部最高溫升達到76℃也無害的事實來看，為降低入模溫度而要求用地下水或冰水拌合混凝土，對砂、石堆場采取遮陽等技術措施也就沒有必要了。

3.3對厚度較大的地下大體積鋼筋混凝土分層分塊跳槽澆筑，甚至還采取預埋循環(huán)冷卻水管等施工方法，既延長了施工工期，又增加了對施工縫的處理工序和費用，得不償失。從結構受力和地下結構抗?jié)B要求來說，整體連續(xù)澆筑混凝土才是最好的施工方法。

3.4大體積混凝土施工的合適季節(jié)。有資料介紹大體積混凝土施工以大氣溫度較低的深秋最為合適，避免或禁止在夏季澆筑大體積混凝土。但本人認為，我國除了三北嚴寒地區(qū)外，大部分地區(qū)從開春到深秋都可以施工地下大體積混凝土，其中晝夜溫差較小的盛夏正是澆筑大體積混凝土的最好時機。

3.5大體積混凝土施工中合理選擇養(yǎng)護方法、加強養(yǎng)護措施至關重要。應當使用大模板，板縫處粘貼塑膠帶密封，使其不漏漿、不滲水、不透氣，形成高濕度熱養(yǎng)護的良好環(huán)境；優(yōu)先使用木模板，如用鋼模板時則應外加保溫措施；在深基坑中利用已做完防水層的磚護墻代替?zhèn)饶０逡彩呛棉k法；上表面蓄水養(yǎng)護，注水深度5～10cm效果最佳。拆模時間不宜過早，視混凝土表面與外界氣溫溫差而定，一般為7～14d。拆模后應及時回填。

4綜合技術發(fā)展有利于提高施工技術水平

4.1混凝土外加劑的應用

高效減水劑的廣泛應用，在滿足施工和易性的前提下，使混凝土單位用水量大大降低，水灰比已從五、六十年代常用的0.55～0.7降低到目前的0.4左右，比較接近水化反應所需用水量。以往在大體積混凝土施工中人們關注的多余水分蒸發(fā)，以及由此而引起的混凝土硬化初期容易產生裂縫的因素已明顯降低，甚至消除。

微膨脹劑的普遍采用，彌補了超細高強水泥水化初期收縮性大的缺點，使混凝土固化收縮量大為減少或不再收縮，因此使大體積混凝土在硬化過程中產生裂縫的可能性大大減小。有針對性地使用外加劑，大大改善了混凝土的品質，提高了大體積混凝土抵抗外界干擾的能力。

4.2商品混凝土和泵送施工工藝

商品混凝土和泵送施工工藝的普遍應用，既保證混凝土的質量，又解決了大體積混凝土的連續(xù)澆筑問題。分層、分塊，人為地設置施工縫的舊方法已無必要，從而為大體積混凝土施工提高工效、降低成本提供了有利條件。

4.3高強混凝