高溫環(huán)境下大體積混凝土溫度應(yīng)力裂縫的施工控制方法

林子超

廣東省第一建筑工程有限公司，廣東 廣州 510010

在高溫環(huán)境下大體積混凝土溫度應(yīng)力裂縫施工控制過(guò)程中，應(yīng)明確具體的控制方法、控制措施，在高效、高質(zhì)量控制的同時(shí)維護(hù)大體積混凝土的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、質(zhì)量，保證工程的施工水平。文章根據(jù)地下室底板結(jié)構(gòu)的大體積混凝土施工情況，以廣東地區(qū)夏季高溫施工為前提，提出高溫環(huán)境下溫度應(yīng)力裂縫的施工控制方法。

1 強(qiáng)化養(yǎng)護(hù)工作力度

1.1 準(zhǔn)確計(jì)算保溫材料的厚度

工程企業(yè)應(yīng)根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范等進(jìn)行保溫材料厚度的控制。計(jì)算公式為

式中：δ為混凝土表面的保溫層厚度，mm；h為混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際厚度，m；λi為第i層保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·K）；λ0為混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)；Tmax為混凝土澆筑體內(nèi)的最高溫度，℃；Tb為混凝土澆筑體表面溫度，℃；Tq為混凝土達(dá)到最高溫度在澆筑后3～5d的大氣平均溫度，℃；Kb為傳熱系數(shù)修正值。

根據(jù)相關(guān)的計(jì)算得到保溫材料所需厚度，進(jìn)而選擇合適的保溫材料，在合理保持溫度、保持濕度的情況下養(yǎng)護(hù)不少于14d，可以有效規(guī)避預(yù)防發(fā)生裂縫現(xiàn)象。

1.2 準(zhǔn)確計(jì)算裂縫控制的數(shù)值

在控制裂縫的過(guò)程中應(yīng)該準(zhǔn)確計(jì)算其中的數(shù)據(jù)值，結(jié)合計(jì)算手冊(cè)的標(biāo)準(zhǔn)要求，在實(shí)際計(jì)算期間，基礎(chǔ)或者結(jié)構(gòu)貫穿性的裂縫、深進(jìn)性的裂縫都屬于在平均降溫差問(wèn)題、收縮差問(wèn)題影響之下出現(xiàn)的溫度收縮應(yīng)力裂縫，因此在裂縫控制工作中應(yīng)準(zhǔn)確進(jìn)行約束應(yīng)力的計(jì)算。其計(jì)算公式為

式中：σ為混凝土的溫度（包括收縮）應(yīng)力，N/mm2；E(t)為混凝土從澆筑后至計(jì)算過(guò)程中的彈性模量，N/mm2，通常情況下取平均值；α為混凝土的線膨脹系數(shù)，α=10-5；v為混凝土的泊松比；ΔT為混凝土的最大綜合溫差絕對(duì)值，如降溫則取負(fù)值。

在科學(xué)、準(zhǔn)確計(jì)算裂縫的情況下可以幫助相關(guān)人員合理地進(jìn)行施工建設(shè)，不斷增強(qiáng)工程施工水平，避免出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

2 強(qiáng)化測(cè)溫力度

2.1 準(zhǔn)確布置測(cè)溫點(diǎn)位

工程領(lǐng)域中借助JDC-Ⅱ型便攜式建筑電子測(cè)溫儀測(cè)量底板區(qū)域的混凝土溫度，配合使用測(cè)溫導(dǎo)線部分、探頭部分。預(yù)埋的工作中將鋼筋當(dāng)作支撐結(jié)構(gòu)，在鋼筋上面綁扎測(cè)溫線，溫度傳感器設(shè)置在測(cè)溫點(diǎn)上，不能和底板、支撐鋼筋之間相互接觸?；炷翝仓^(guò)程中，將已經(jīng)綁扎測(cè)溫線的鋼筋添加在其中，保留插頭部分，使用塑料袋罩住，以免出現(xiàn)潮濕現(xiàn)象或是其他問(wèn)題，外部留出的導(dǎo)線長(zhǎng)度應(yīng)大于20cm。在每個(gè)測(cè)溫的位置設(shè)置3個(gè)感應(yīng)點(diǎn)位，位置在與筏板底部區(qū)域距離50mm的地方、筏板中間的地方、距離筏板表面的50mm的地方。在各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)地板混凝土澆筑操作前，預(yù)埋三級(jí)鋼筋鋼支架，每個(gè)傳感器附著在鋼支架上。溫度測(cè)量的過(guò)程中，按下主機(jī)設(shè)備的電源開(kāi)關(guān)，依次將每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的插頭插在主機(jī)插座上，主機(jī)的屏幕將會(huì)顯示測(cè)溫點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)值。按照工程領(lǐng)域的底板截面形狀特點(diǎn)、厚度特點(diǎn)，對(duì)底板中心位置和角點(diǎn)位置具有代表性的部分都需要合理設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)位，如圖1所示。

圖1 測(cè)溫點(diǎn)的布置示意圖

2.2 準(zhǔn)確執(zhí)行溫度監(jiān)測(cè)任務(wù)

對(duì)于測(cè)溫的延續(xù)時(shí)間而言，主要是從大體積混凝土開(kāi)始澆筑到拆除保溫薄膜，每2～6h完成一次測(cè)溫工作，前兩天的間隔時(shí)間為2h，第三天開(kāi)始間隔時(shí)間為3h，第四天和第五天的間隔時(shí)間為4h，第六天和第七天的間隔時(shí)間為5h，如果溫度處于穩(wěn)定狀態(tài)，沒(méi)有出現(xiàn)異常變化，則可以停止測(cè)溫，之后間隔時(shí)間為8h。在測(cè)溫點(diǎn)上設(shè)置編號(hào)、標(biāo)志，記錄數(shù)據(jù)信息并繪制曲線圖，便于明確有無(wú)溫度應(yīng)力裂縫的安全隱患問(wèn)題。在測(cè)溫的工作中需注意，混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上的溫升值不宜大于50℃，混凝土澆筑塊體的里表溫差（不含混凝土收縮的當(dāng)量溫度）不宜大于25℃，混凝土澆筑體每天的降溫速率不宜大于2℃，混凝土澆筑體表面與大氣溫差不宜大于20℃。

3 強(qiáng)化各項(xiàng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

大體積混凝土施工完成后，在水泥材料產(chǎn)生水化熱作用的情況下，會(huì)在熱量的影響下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度快速增加，表面部分、內(nèi)部區(qū)域之間的溫度差過(guò)高，在內(nèi)外收縮情況不同的情況下出現(xiàn)一定的拉應(yīng)力，而早期階段的抗拉強(qiáng)度較低、彈性模量不足，容易引發(fā)表面區(qū)域的裂縫問(wèn)題，因而在工程施工建設(shè)的過(guò)程中需要合理預(yù)防水泥水化熱引發(fā)的溫度、收縮應(yīng)力開(kāi)裂問(wèn)題，降低溫差值。因此，在裂縫控制的過(guò)程中，必須強(qiáng)化各項(xiàng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在施工準(zhǔn)備階段，必須嚴(yán)格控制原材料的選用，選用商品混凝土并優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，采用水化熱較低的水泥，摻入適量的粉煤灰和緩凝型外加劑，控制水泥用量及水膠比，并適當(dāng)摻入膨脹劑補(bǔ)償收縮，減少水化熱及溫度裂縫。在施工階段，應(yīng)重視泵送混凝土施工質(zhì)量的檢驗(yàn)，每次澆筑混凝土現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)測(cè)試商品混凝土的坍落度，并按規(guī)定留置混凝土抗壓試件（有抗?jié)B要求應(yīng)按規(guī)定同時(shí)留置抗?jié)B試件）。當(dāng)混凝土可泵性差，出現(xiàn)泌水、離析現(xiàn)象，難以泵送和澆筑時(shí)，應(yīng)馬上通知預(yù)攪拌混凝土供應(yīng)商，對(duì)配合比進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)改進(jìn)泵送工藝。

4 溫度應(yīng)力裂縫控制的綜合保障措施

4.1 合理運(yùn)用施工技術(shù)

由于大體積結(jié)構(gòu)的澆筑量高，需在現(xiàn)場(chǎng)明確施工操作的順序，尤其是在預(yù)防溫度應(yīng)力裂縫問(wèn)題的過(guò)程中。在施工前進(jìn)行準(zhǔn)備工作，清理承臺(tái)的積水、雜質(zhì)，清理底板區(qū)域的積水雜質(zhì)和淤泥，對(duì)承臺(tái)進(jìn)行調(diào)整、對(duì)底板鋼筋進(jìn)行調(diào)整，連接泵管之后使用水分濕潤(rùn)泵管，泵車(chē)出料以后利用振搗棒處理，底板澆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)采用分層澆筑、分層振搗工藝。如果施工的過(guò)程中出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，需要在兩側(cè)模板底部區(qū)域設(shè)置預(yù)留孔，將泌水排出。需要注意的是，澆筑時(shí)應(yīng)在下一層混凝土初凝前澆搗上一層混凝土，避免上下層之間產(chǎn)生施工縫，以保持良好接槎，提高混凝土的密實(shí)度。同時(shí)，根據(jù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)一次澆筑完成，防止出現(xiàn)施工冷縫。

4.2 設(shè)置冷卻水管

冷卻水管的應(yīng)用具有預(yù)防溫度應(yīng)力裂縫的作用，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中埋設(shè)冷卻水管可降低內(nèi)部區(qū)域的溫度，避免內(nèi)外溫度差異過(guò)高引發(fā)裂縫問(wèn)題。在埋設(shè)冷卻水管前，應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算水化熱的溫度數(shù)據(jù)值，將所設(shè)置的水泵額定流量控制為Q≥2.75m3/h，內(nèi)徑設(shè)定為48mm左右，使用普通鋼管，壁厚度為2.5mm，按照技術(shù)要求交錯(cuò)性排列，中心距離控制為1.5m，水管的上層、下層之間的距離維持在1.5m。進(jìn)行澆筑工作前應(yīng)注意，在澆筑開(kāi)始水管覆蓋一層混凝土后即可開(kāi)始通水，通水持續(xù)時(shí)間應(yīng)能夠保證混凝土第二次溫升不超過(guò)初次溫升，當(dāng)較小的大體積混凝土達(dá)到最高溫度并開(kāi)始下降時(shí)應(yīng)停止通水，保證降溫管出水口和入水口溫差不大于10℃，避免出現(xiàn)溫度應(yīng)力的問(wèn)題，有效預(yù)防裂縫。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高溫環(huán)境下的大體積混凝土施工經(jīng)常會(huì)由于內(nèi)外部的溫度差異性過(guò)高出現(xiàn)溫度應(yīng)力的裂縫問(wèn)題，不能保證整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。因此，在施工過(guò)程中，必須重點(diǎn)進(jìn)行溫度應(yīng)力裂縫的控制，控制混凝土入模溫度、經(jīng)常測(cè)量結(jié)構(gòu)溫度，采用先進(jìn)的技術(shù)措施、養(yǎng)護(hù)措施等規(guī)避、預(yù)防溫度應(yīng)力裂縫，確保整體結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量、穩(wěn)定性施工建設(shè)，使其滿(mǎn)足當(dāng)前的施工發(fā)展基本需求。