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大体积基础筏板砼温度裂缝控制要点

摘要:通过对施工过程中可能造成混凝土温度裂缝的原因进行分析和说明,并制定有效措施,将大体积基础筏板砼的内外温差控制在规范允许范围之内,避免砼温度裂缝的产生。 

关键词:大体积基础筏板砼;温差裂缝;原因;措施制定;质量控制 
  1 概述 
  随着我国社会主义建设的不断发展,出现了大量的高层建筑及大型地下室工程,在这些结构中,大体积混凝土基础筏板被广泛应用。我公司开发的星洲映像小区为高层框剪住宅结构,其中:11#房建筑面积28000平方米,地上15层(底层架空、层高5.2m),地下一层。其中地下室面积为2000平方米,基础筏板厚度为1.8米,筏板混凝土体积3600立方米。该工程施工正直7月份炎热天气,按照施工规范规定,必须采用相应的技术措施,妥善处理内外温差,合理解决温度应力并控制混凝土裂缝。与一般筏板基础相比,该工程混凝土体积较大且施工期间外部温度较高,为此公司由我负责组织技术部门和监理部及施工项目部,对具体原因及措施进行探讨。 
  2 原因分析及计算 
  2.1 产生原因和特征 
  砼温度裂缝产生的主要原因是:水泥水化过程中产生大量的热量,从而使混凝土温度升高,通常升高40℃左右。由于砼的导热性能差,其外部的水化热量散失较快,而积聚在结构内部的水化热则不易散失,形成温度梯度,造成温度变形和应力,温度应力和温差成正比,温差越大,温度应力越大。当这种温度应力超过混凝土的内外约束应力时,就会给工程带来不同程度的裂缝。这种裂缝的特点是裂缝出现在浇筑后的3-5天,初期出现的裂缝很细,随着时间的发展而继续扩大,甚至达到贯穿的情况。 
  2.2 影响因素分析及计算 
  能够深刻了解大体积砼中温度变化所引起的应力状态对结构的影响,认识温度应力的一系列特点,掌握温度应力的变化规律,了解大体积砼温度裂缝产生的机理,对于制定有效的施工方案,保证施工质量能起到至关重要的作用。 
  2.2.1影响因素分析 
  对于大体积混凝土,形成的温度应力与其结构尺寸相关,在一定尺寸范围内混凝土结构尺寸越大,温度应力越大,因而引起裂缝的可能性也越大,这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。 
  同时混凝土凝结产生温度应力与水泥品种及配比用量有关,不同品种水泥水化时产生热量大不相同,大体积混凝土宜采用低热水泥。单位体积混凝土配比水泥用量越大,水化热越大,产生应力越大,产生裂缝的可能性越大。 
   2.2.2 砼浇筑前的裂缝控制计算: 
   在大体积砼浇筑前,应先根据砼的配合比和施工条件,计算水泥水化热的绝热最高温升值、各龄期的收缩变形值等数值,然后通过计算,估算出可能产生的最大温度收缩应力,如超出砼各龄期的极限抗拉强度,则必须采取调整砼入模温度、降低水化热温升值等措施来降低温度收缩应力,保证其应力值小于砼各龄期的极限抗拉强度。 
  砼的水化热的绝热最高温升值:(1) 
   T(t)——砼浇筑完t段时间,砼的绝热温升值;C——每立方米砼的水泥用量;Q——单位水泥水化热,Q=375kj/kgc——砼的热比,一般由0.92~1.00;ρ——砼的质量密度,取2400kg/m3;e——常数,取2.718;m——与水泥品种、浇筑时与温度有关的经验系数,一般为0.2~0.4;——砼浇筑后至计算时的天数。 
  通过估算该基础混凝土在浇筑后3天达到温度峰值,温峰持续7-8小时后开始下降,初期降温速度较快,以后降温速度逐渐减慢,至15-20天后降温平缓,温度趋于准稳定状态。内部最高温度约为71℃左右。收缩应力可能会超过同期抗拉极限强度,存在很大的产生裂缝的危险,所以必须采取措施控制温差裂缝的产生。 
  3 措施制定及施工质量控制 
  3.1 优化混凝土配合比,严格控制混凝土质量 
  在基础筏板混凝土施工过程中,对控制裂缝,配合比设计是关键的。工程实践表明,合理的配合比设计可有效的减少水化热,降低绝热温升,因此,我们提前通知了商品混凝土公司,要求其提前二个月对配合比进行设计,按照规范,大体积混凝土按照60天强度设计。具体要求如下: 
   3.1.1 水泥品种选择和用量控制: 
   大体积筏板混凝土引起裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚,使混凝土出现早期升温和后期降温,产生内部和表面的温差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥。对水泥用量应严格控制,在保证混凝土质量前提下,将水泥用量控制在424公斤/立方米。 
   3.1.2 掺加掺合料: 
   掺入适量的粉煤灰,在保证混凝土强度的前提下尽可能减少水泥用量,降低水化热峰值及推迟水化热峰值的出现,通过做绝热温升试验,优选混凝土配合比。 
   3.1.3 控制砼坍落度: 
   积极与商品砼生产厂家加强联系,根据运输路线的情况,控制好坍落度,施工现场做好到场砼坍落度的抽查工作,严禁在施工现场随意加水的做法,将施工现场的砼坍落度严格控制在设计范围之内。 
   3.2 控制砼的入模温度 
   砼的入模温度的高低对于砼早期温度的产生和发展有着很大的影响,入模温度过高会导致砼内部升温过高,与外界和表面温差过大,从而大大增加砼表面产生温度裂缝的机率。入模温度过低会严重影响砼强度、特别是早期强度的正常增长,从而影响结构的使用。现该工程施工处在高温季节,我们采用掺入冷水的办法,将砼的入模温度控制在15~20℃之间,以延缓砼水化热峰值的出现。 
   3.3 改善约束条件,减少温度应力 
   3.3.1 采取分层分段的浇筑方式,通过合理设置施工缝或后浇带,以减小砼的相对体量,放松约束程度,减小每次浇筑体量的蓄热量,防止水化热积聚过多,以减小温度应力的积聚。 
   3.3.2 适当掺入钢纤维或杜拉纤维等材料,采用二次振捣法等积极有效的措施,提高砼的密实度和极限拉伸强度,提高砼的抗裂缝能力。 
   3.3.3 在结构截面突变或转折处,底板与墙体转折处,孔洞转角等处设置必要的温度配筋和构造配筋,以改善应力集中,防止裂缝出现。 
   3.4 加强现场浇筑质量控制 
   在浇筑时,督促施工人员分层浇捣,严格控制分层厚度,及时移动泵管,尤其在浇捣过程中要根据混凝土泵送时自然形成的流淌坡度,沿坡度步设好振捣棒,确保各部位混凝土振捣密实,振捣时,振捣棒应直上直下,快插慢拔,插点均匀,防止混凝土离析和漏振。 
   3.5加强混凝土的养护和测温工作 
   3.5.1 对于筏板基础砼应在砼终凝后覆盖薄膜,其上再覆盖一层麻袋进行养护。 
   3.5.2 对砼内外温度进行有效地测控,可以及时掌握砼内外温度产生和发展的情况,如发现问题可及时采取有效措施进行处理,从而保证砼内外温差在规范允许范围内。 
   事先在图纸上划好各测温点,准备细铜管在砼底部、中间和表面适当位置预留测温孔,安排专人用温度计直接测温并记录。 
   如发现内外温差超出规范允许,则必须采取措施控制混凝土内外温差。具体做法为在砼浇筑前在构件中埋入循环水管,砼浇筑完毕后及时通过水泵压入冷水并使之在砼内部形成循环,迅速带走水泥水化产生的部分热量,降低构件内外温差。现行规范规定应将砼内外温差控制在25℃之内,基面温度和基底温度差控制在20℃之内。 
   4实施效果及总结 
   在此次大体积筏板基础混凝土施工过程中,由于分析准确、计算精准、事先准备充分和现场施工组织严密,没有出现有害的温度裂缝,效果良好,保证了工程质量。 
   总之,通过严密的事前预控,完善的过程监控,就完全能够将大体积砼的内外温差控制在规范允许范围之内,避免大体积砼温度裂缝的产生。 
   参考文献: 
   [1] GB50204-2002,混凝土结构工程施工及验收规范[S]。 
   [2] 张兰顺。大体积混凝土施工温度的控制[J]。山西建筑。 
   [3] 王铁梦。工程结构裂缝控制[M]。中国建筑工业出版社。 
   [4] 赵志缙,赵帆。混凝土泵送施工技术[M]。中国建筑工业出版社。 

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