筏基大體積混凝土溫度裂縫控制的研究

摘要：隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，在工程建設(shè)過程中，大體積混凝土的使用范圍日益廣泛，比如在道路橋梁、水利大壩、某些大型設(shè)備的基礎(chǔ)等。在施工時，大體積混凝土?xí)霈F(xiàn)各種各樣的問題，最普遍的問題就是溫度裂縫，施工材料、配合比、混凝土內(nèi)部和表面的溫度測定、降溫和保養(yǎng)等都有可能對混凝土的溫度裂縫產(chǎn)生影響，大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生使混凝土的質(zhì)量得不到保障。本文主要研究筏基大體積混凝土溫度裂縫控制的相關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：筏基大體積混凝土；溫度裂縫；控制

如今在建筑工程施工中，大體積混凝土的規(guī)模和數(shù)量都在增加，大體積混凝土體型龐大、結(jié)構(gòu)厚、施工技術(shù)和施工工藝復(fù)雜。為了保證施工質(zhì)量，除了要關(guān)注其強(qiáng)度等級、抗?jié)B性等要素，還要控制好大體積混凝土在硬化時的內(nèi)部溫差和外部溫差，避免因為溫度應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫，所以，溫度應(yīng)力和溫度控制十分重要。本文以廣州市佳濱苑商住樓項目為例分析混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的原因，并探討控制大體積混凝土溫度裂縫的措施。

一、分析大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的原因

本項目工程在廣州市，小區(qū)建筑的整體面積是10萬平方米左右，包括三棟住宅樓和1棟小學(xué)，采用的是筏板基礎(chǔ)，筏板基礎(chǔ)的厚度為1.8米和2.2米，核心筒厚4.5米。本項目工程采用的筏板的截面面積超過1米，屬于大體積混凝土，它的特點是體積大、混凝土量大，水泥水化熱大。

混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的原因有很多，外荷載、結(jié)構(gòu)次應(yīng)力、變形等是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。其中，混凝土出現(xiàn)裂縫最常見的情況是外荷載的變化，就是主要應(yīng)力的變化引起的；次應(yīng)力導(dǎo)致的裂縫主要表現(xiàn)為混凝土結(jié)構(gòu)的真實工作狀況與事前假設(shè)的模型差異不同；溫度變化、收縮變形、不均勻沉降、膨脹等會使混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，當(dāng)這種變形受到某種約束之后變回產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力，如果這個應(yīng)力比混凝土的抗拉強(qiáng)度大了，那么就會出現(xiàn)裂縫。溫度差和收縮往往會導(dǎo)致大體積混凝土發(fā)生變形。

本工程中大體積混凝土結(jié)構(gòu)面積較大，使用大量的水泥，水泥水化熱大，容易產(chǎn)生比較大的收縮變化和溫度變化，因此產(chǎn)生的溫度收縮應(yīng)力是引起大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的重要原因。這種裂縫可以分成兩種，一種是表面裂縫，另一種是貫通裂縫。大體積混凝土外部和內(nèi)部的散熱條件有差異，內(nèi)部的溫度高于外部的溫度，形成溫度梯度，外部表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，超過混凝土抗拉強(qiáng)度，就會出現(xiàn)表面裂縫。貫通裂縫產(chǎn)生的原因是大體積混凝土的強(qiáng)度不斷發(fā)展，到達(dá)某種程度之后，混凝土漸漸降溫，降溫會使混凝土變形，加之混凝土失水也會發(fā)生收縮變形，混凝土受到地基以及其他結(jié)構(gòu)的約束產(chǎn)生的拉應(yīng)力，混凝土的抗拉強(qiáng)度承受不住這個拉應(yīng)力的時候就會出現(xiàn)貫通裂縫，雖然這兩種裂縫形成的原因和強(qiáng)度不同，但都是有害的。為了提高大體積混凝土的強(qiáng)度，常常會向其中混入添加料，但是它也有負(fù)面效應(yīng)，最明顯的是混凝土有可能出現(xiàn)收縮裂縫，溫度收縮是其中的一種，混凝土出現(xiàn)收縮受到約束的時候，會出現(xiàn)拉應(yīng)力有可能出現(xiàn)裂縫。

二、解決筏基大體積混凝土溫度裂縫的措施

分析該項目工程中筏基大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因，主要有三個：一是水泥水化熱的溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫；二是外界氣溫變化導(dǎo)致溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫；三是收縮變形引起的裂縫。結(jié)合這些產(chǎn)生裂縫的原因，我們可以采取以下有針對性的措施。

（一）選擇恰當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)

在進(jìn)行大體積混凝土工程施工之前，要計算施工過程中大體積混凝土澆筑的溫度、溫度的收縮應(yīng)力，以此來確定不同施工階段的澆筑溫度、表面和內(nèi)部的溫差、降溫的速率等指標(biāo)，制定出科學(xué)的施工措施，包括選用的原材料的數(shù)量和品種、混凝土攪拌時的降溫方法、維護(hù)保養(yǎng)的方法、監(jiān)控溫度的措施等?？刂坪没炷恋某鰴C(jī)器溫度以及澆筑溫度，選擇最合理的澆筑方案，在澆筑過程中，施工人員還要不斷優(yōu)化方案。

（二）控制好原材料

大體積混凝土的原材料包括水泥、粗骨料和細(xì)骨料、各種摻加料和外加劑。施工人員應(yīng)當(dāng)選擇水熱化低的水泥，要測定水化熱，測定工作要依據(jù)國家現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)；在不影響混凝土配比強(qiáng)度和澆筑條件的基礎(chǔ)上，最好選用粒徑大的骨料，這樣可以降低用水量，嚴(yán)格控制好骨料中的含泥量；施工人員不論選用何種摻合料以及外加劑，都要進(jìn)行試驗，不能違背國家的標(biāo)準(zhǔn)，比如為了改進(jìn)混凝土的可泵性以及部分工作性，降低水化熱，可以在不影響混凝土強(qiáng)度的情況下加入部分粉煤灰，為了減少水和泥的使用量，可以加入適當(dāng)?shù)臏p水劑量。

結(jié)合項目工程，說明如何控制好原材料。底板混凝土使用補(bǔ)償收縮砼，在砼加入工程纖維和微膨脹劑。經(jīng)過實驗證明，杜拉纖維的穩(wěn)定性好，可以大約降低混凝土內(nèi)部70%的細(xì)小裂縫，微膨脹劑能夠降低混凝土的收縮。為了達(dá)到降低水化熱溫度的目的，利用低熱的普通硅酸鹽水泥，減小水泥的用量，設(shè)計強(qiáng)度為混凝土60d強(qiáng)度，為了杜絕水化熱釋放的速度太快，施工人員要進(jìn)行配合比試驗好強(qiáng)度試驗，確保試驗的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

（三）控制好施工過程

對施工過程的控制，可以利用減小入模溫度的方法，大體積混凝土的澆筑時間比普通混凝土澆筑時間長得多，比如，通常施工人員會選擇分層連續(xù)澆筑的方法，它的優(yōu)點是容易振搗，可以確保澆筑的質(zhì)量，還可以通過混凝土層面進(jìn)行散熱。結(jié)合本工程的特點，施工人員在進(jìn)行澆筑時，應(yīng)當(dāng)遵循斜面分層和薄層推進(jìn)的原則，掌握好時間，下部的混凝土初次凝結(jié)之前，大約6小時，澆筑、振搗完上部的混凝土，目的是讓水化熱可以快速的散失，降低入模溫度，防止混凝土的溫度不斷疊加而加大溫差。下圖為斜面分層澆筑示意圖。（圖1）

（四）做好大體積混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)工作

大體積混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)工作是提高混凝土質(zhì)量的一個有效措施，施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)予以重視。施工過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況和工程的特點選擇恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)方式，對大體積混凝土進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)工作包括內(nèi)表溫度的控制、頂面和底面溫度的控制、室外氣溫的監(jiān)測等。本工程選用保溫保濕的養(yǎng)護(hù)方法。為了確?；炷潦菨駶櫟臓顟B(tài)，施工人員在基礎(chǔ)的底板上鋪上一次塑料薄膜，同時用麻袋進(jìn)行覆蓋、澆水。薄膜能夠有效的避免水分和溫度的喪失，減小砼表面的溫度梯度，避免出現(xiàn)表面裂縫，要持續(xù)養(yǎng)護(hù)兩周?；炷翝仓ぷ魍瓿芍?，要在12小時之內(nèi)進(jìn)行覆蓋，如果施工人員在澆搗時發(fā)現(xiàn)砼表面泛白的情況或者出現(xiàn)干縮裂縫，要立即進(jìn)行覆蓋，盡早養(yǎng)護(hù)。施工人員不能直接用冷水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，這樣做容易使溫差增大，可以利用從冷卻管中流出來的溫水來進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，控制溫差。

結(jié)語

施工企業(yè)對大體積混凝土溫度裂縫控制的效果對施工質(zhì)量有直接的影響。我們只有充分了解大體積混凝土出現(xiàn)溫度裂縫的原因，澆筑之前選擇好材料、做好混凝土試配、控制好混凝土內(nèi)部的溫度，規(guī)范施工，采用高效的措施對大體積混凝土進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，對維護(hù)保養(yǎng)過程中的關(guān)鍵溫度值進(jìn)行有效的監(jiān)控，大體積混凝土的裂縫是可以減少的，或者說能夠控制在合理范圍內(nèi)的。

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