地下室底板大體積混凝土溫度裂縫控制

張韜勇

（漳州市一建工程有限公司，福建 漳州 363000）

1 工程概況。某工程地上共28層，其中裙樓5層，地下2層。基礎(chǔ)形式為沉管灌注樁，樁基與主體地下室之間為大體積混凝土底板。底板面積1393.64m2，長43.825米，寬31.8米，厚度平均為2500mm，在電梯地坑周邊，局部混凝土厚度達(dá)5000mm?；炷馏w積達(dá)3800m?。

根據(jù)《JGJ55-2000普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》上，大體積混凝土定義為：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸等于或大于1m，或預(yù)計會因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致裂縫的混凝土。本工程底板滿足以上兩個條件可判定其為大體積混凝土構(gòu)件。

大體積混凝土產(chǎn)生裂縫，以溫度應(yīng)力的影響為主，主要有4個方面的影響：①水泥水化熱影響②外界氣溫變化的影響③大體積混凝土構(gòu)件約束條件的影響④混凝土本身水分蒸發(fā)損失而收縮的影響

2 減少水泥水化熱影響的措施

2.1 合理的配合比。水泥水化熱是大體積混凝土主要的溫升因素，其引起的絕熱溫升與水泥用量和品種有關(guān)，研究表明降低水泥用量和合理的摻加劑對降低水泥水化熱的影響作用是很有效的，合理的配合比是降低水泥水化熱的主動措施。

該工程大體積混凝土底板強(qiáng)度等級為C40P8（60天達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度），配合比如下：

?

以上的配合比現(xiàn)場的坍落度為120±30mm，初凝時間>8小時。該工程地下二層頂板梁板（非大體積混凝土構(gòu)件，強(qiáng)度C40）混凝土配合比如下：

?

對比非大體積混凝土構(gòu)件的配合比，可以看出同樣的設(shè)計強(qiáng)度，底板的水泥用量是減少了，粉煤灰摻加量達(dá)到地下防水混凝土技術(shù)規(guī)范中取代水泥最大限量20%，這樣的配合比降低了水泥水化熱的絕熱溫升。

2.2 預(yù)埋冷卻水管該大體積混凝土澆注時間為5月中旬，室外氣溫白天與夜間相差約10°C，為降低大體積混凝土內(nèi)部與表面的溫差，在溫差超過控制值（25°C）時，及時將內(nèi)部熱量排出，采用在混凝土底板內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管的措施。冷卻水管采用壁薄無縫的KBG管，直徑50mm，共5路，3路進(jìn)水為自來水，2路進(jìn)水為地下水，通水后可將混凝土內(nèi)部熱量及時降低混凝土內(nèi)部的溫度從溫度監(jiān)測可看出，這種措施相當(dāng)有效，當(dāng)內(nèi)部溫度升高過快時，注入冷水，混凝土內(nèi)部溫度下降還是比較明顯的。當(dāng)工程底板混凝土達(dá)到60天強(qiáng)度后，該冷卻水管應(yīng)采用同標(biāo)號高壓注漿封閉。

2.3 合理的施工順序。混凝土采取自然流淌斜面自動分層循環(huán)澆注的方法，從短邊開始，混凝土每層澆注控制在300mm～500mm，便于振搗密實(shí)及混凝土自然散熱，降低了溫升梯度。

3 減少外界氣溫變化影響的措施。大體積混凝土在施工階段，外界氣溫變化的影響大。外界氣溫愈高，混凝土入模溫度也愈高；外界氣溫下降，又增加混凝土表面的降溫幅度，特別是氣溫驟降，會大大增加大體積混凝土內(nèi)部與表面的溫度差，造成更大的溫度應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫。本工程大體積混凝土施工時，室外溫度在28°C～33°C之間，采取如下措施降低外界氣溫變化的影響。

3.1 降低混凝土入模溫度。商品砼供應(yīng)公司采取了①冰塊降低攪拌水溫度，使水溫降至5°C以下②噴水和冰敷降低碎石溫度③冷水沖洗混凝土攪拌車、攪拌機(jī)等有效降溫措施。

3.2 溫水養(yǎng)護(hù)。利用冷卻水管流出的溫水澆灌混凝土表面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，當(dāng)外界溫度下降時，保持混凝土表面溫度，防止因混凝土收縮而產(chǎn)生表面裂縫。

3.3 在混凝土表面上覆蓋薄膜、麻袋，隔絕和保持混凝土表面的溫度，使其不至于下降過快。

4 降低大體積混凝土構(gòu)件約束條件影響的措施?；炷翗?gòu)件約束條件可分為兩類，即外約束和內(nèi)約束。內(nèi)約束與溫差的大小有關(guān)。隨著混凝土強(qiáng)度的增加，彈性模量的增大，混凝土各個質(zhì)點(diǎn)間的相互約束也在增大，即內(nèi)約束增大了。此時，若混凝土內(nèi)外溫差過大，內(nèi)部進(jìn)行著熱漲，外部卻在收縮，變形差異過大，便會導(dǎo)致收縮的表面出現(xiàn)裂縫，當(dāng)內(nèi)部發(fā)生收縮，又可能產(chǎn)生貫通裂縫。

對于此問題可采取配合比雙摻的措施，配合比設(shè)計時在允許的范圍內(nèi)加入大量的粉煤灰和適量的緩凝減水劑，延緩了混凝土的初凝時間（初凝時間＞8小時），延緩了彈性模量的增長，降低短時間內(nèi)混凝土內(nèi)約束力的增長，降低了混凝土早期裂縫的產(chǎn)生幾率。

5 凝土本身水分蒸發(fā)損失而收縮的措施。混凝土中80%的水份要蒸發(fā)，約20%的水分是水泥水化所必須的。若這20%的水分再蒸發(fā)，這不僅混凝土強(qiáng)度降低，而且容易引起混凝土的體積干縮，而隨著齡期發(fā)展混凝土固結(jié)，混凝土各質(zhì)點(diǎn)間約束愈大，這樣的體積干縮會引起混凝土拉應(yīng)力增大，從而使內(nèi)部混凝土產(chǎn)生裂縫。研究表明，混凝土收縮引起的當(dāng)量溫差應(yīng)力占混凝土溫差應(yīng)力值30%以上。因此保持水泥水化所必須的水分是很關(guān)鍵的，這除了養(yǎng)護(hù)上的加強(qiáng)外，降低混凝土本身的溫度同樣重要。本工程采取如下措施：

5.1 水養(yǎng)護(hù)。為防止水分風(fēng)干和自然蒸發(fā)，采用草袋覆蓋表面；利用冷卻水管排出的溫水澆淋，并覆蓋薄膜以保持水分。

5.2 埋冷卻水管排熱。即通過冷卻水管的降溫，混凝土內(nèi)部的溫度不會太高，也使得混凝土內(nèi)部的水分不至于通過混凝土的孔隙蒸發(fā)損失太多。

5.3 表面處理。在澆筑混凝土2～5小時后，按標(biāo)高用長刮尺刮平，然后用滾筒反復(fù)滾壓、木搓板反復(fù)搓壓，使其表面密實(shí)，在混凝土初凝前再用鐵搓板壓光，這樣可較好地控制混凝土表面龜裂，減少混凝土表面的水分的散發(fā)，封閉表面的孔隙亦可減少混凝土內(nèi)部水分的散發(fā)。

此外，為了及時準(zhǔn)確地采集到大體積混凝土底板內(nèi)外部溫度變化情況，以便采取措施降低溫升梯度，控制裂縫的產(chǎn)生。本工程委托×××研究所進(jìn)行大體積混凝土12天不間斷溫度檢測。在大體積混凝土底板范圍內(nèi)均勻埋設(shè)12根測桿，在2.5米厚區(qū)域埋設(shè)10根，5米厚區(qū)域埋設(shè)2根，每根測桿沿底板厚度均勻設(shè)置5個測點(diǎn)，同時在混凝土外部（表面附近）設(shè)置環(huán)境溫度、保溫層溫度等輔助測點(diǎn)5個，合計65個工作測點(diǎn)。另設(shè)65個備有測點(diǎn)。每個測點(diǎn)通過專用電纜與溫度數(shù)據(jù)采集儀相連接，每天24小時不間斷采集溫度數(shù)據(jù)，每小時打印一份報表提供現(xiàn)場工程師分析。

從溫度監(jiān)測情況，混凝土開始澆筑后12個小時，混凝土內(nèi)部局部溫度已經(jīng)達(dá)到46.2°C，表面溫度為21.1°C，⊿T＞25°C，此時為夜間，室外溫度為20.6°C；澆筑后24小時，混凝土內(nèi)部局部溫度已經(jīng)達(dá)到61.9°C，此時室外溫度為26.1°C，表面溫度為33.3°C；澆筑后36小時，大面積的⊿T達(dá)到20°C以上?？梢娝嗨療嵩斐傻臏厣欠浅４蟮?。

6 結(jié)論與改進(jìn)措施

6.1 結(jié)論。從本工程施工實(shí)例可以得出這樣的結(jié)論:大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因是多方面的，而溫度影響是主要的一個方面。溫度-溫度應(yīng)力控制主要是對水泥水化熱的控制，其他方面的影響也不可忽視。施工采取的措施主要是1、深化混凝土配合比設(shè)計2、

合理的施工順序3、預(yù)埋冷卻水管排熱4、加強(qiáng)后期養(yǎng)護(hù)5、溫度監(jiān)控到位。從本工程施工后的效果上看，溫度控制基本處于受控狀態(tài)，混凝土表面無有害的裂縫產(chǎn)生。

6.2 改進(jìn)措施

（1）溫度監(jiān)測過程中，除打印出各個測點(diǎn)的溫度采集數(shù)據(jù)，還應(yīng)該根據(jù)采集的數(shù)據(jù)繪制出不同截面不同深度的溫度變化曲線，更直觀體現(xiàn)出溫度的變化提供給現(xiàn)場的工程師，現(xiàn)場的工程師可以更快捷地判斷混凝土溫度變化發(fā)展趨勢，并預(yù)先采取措施控制。（2）本工程大體積混凝土底板施工方案及監(jiān)理提出的改進(jìn)措施中，主要在控制溫度差上做方案，即僅憑經(jīng)驗(yàn)控制溫度差低于25°C。但從現(xiàn)在的研究成果中，這樣的經(jīng)驗(yàn)控制仍然不足，應(yīng)該通過科學(xué)的計算，更深入地采取"溫差-溫度應(yīng)力"雙控制的方法，即進(jìn)行必要的試驗(yàn)研究得出相關(guān)數(shù)據(jù)，采取更合理的溫度應(yīng)力控制才能更有效地避免結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)溫度裂縫。

[1]王華生，趙慧如.現(xiàn)代混凝土技術(shù)禁忌手冊.機(jī)械工業(yè)出版社，2008.1.

[2]曹可之.大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的綜合措施[J].建筑結(jié)構(gòu)，2006.8.