隨著高層建筑的不斷增多，大體積混凝土越來(lái)越多的被應(yīng)用到高層建筑工程建設(shè)當(dāng)中。但與很多混凝土工程一樣，溫度裂縫始終是施工中難以解決的質(zhì)量通病。由于混凝土單次澆筑方量大，加上混凝土自身放熱量大，散發(fā)大量的水化熱，所以會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變化和體積變化，由此而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，從而產(chǎn)生混凝土溫度裂縫�；炷�土開裂影響結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性，形成結(jié)構(gòu)隱患。因此，必須重視大體積混凝土施工溫度的控制，采取有針對(duì)性的溫度裂縫控制措施，避免裂縫的出現(xiàn)，從而保證工程的整體質(zhì)量安全。

　　摘要：大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中因溫度變化而產(chǎn)生的溫度裂縫，是一個(gè)普遍存在而又難以根治的難題。本文結(jié)合高層建筑工程實(shí)例，介紹了筏形基礎(chǔ)大體積混凝土施工溫度裂縫控制措施，給出了混凝土溫度及溫度應(yīng)力的計(jì)算方法。實(shí)踐表明，施工溫度裂縫控制的效果明顯，為類似工程的施工提供指導(dǎo)。

　　關(guān)鍵詞：大體積混凝土,溫度裂縫,控制,混凝土溫度,溫度應(yīng)力,計(jì)算

　　1工程介紹

　　某高層建筑工程，建筑總高77.8m，采用樁基筏形基礎(chǔ)，地下室面積1425m2，建筑面積23260m2；核心筒底板高度2.75m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45，一次性澆筑混凝土量約4000m3。工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選用了轉(zhuǎn)換層形式。

　　2轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)概況

　　轉(zhuǎn)換板按施工組織設(shè)計(jì)分兩層澆筑，2m厚C50混凝土轉(zhuǎn)換板分二次澆筑，第一層先澆0.8m厚，等它達(dá)到90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再澆第二層1.2m厚混凝土。澆筑過(guò)程中符合大體積混凝土的規(guī)定：結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在0.8m厚以上、水化熱引起混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)不超過(guò)25℃的混凝土。

　　3溫度裂縫控制措施

　　該工程施工期在6月上旬，測(cè)得當(dāng)?shù)厝掌骄鶞囟仍?8℃左右，一般來(lái)說(shuō)混凝土溫度的最高峰值出現(xiàn)在澆筑后的第三天，對(duì)混凝土澆筑的內(nèi)部最高溫度與氣溫差要控制在25℃以內(nèi)，否則會(huì)因?yàn)闇囟炔詈突炷�土的收縮而產(chǎn)生裂縫。為此對(duì)混凝土質(zhì)量控制指標(biāo)提出如下要求：

　　（1）采用降低水泥用量的方法來(lái)降低混凝土的絕對(duì)溫升值，可以使混凝土澆筑后的內(nèi)外溫差在可控范圍，這是大體積混凝土配合比選擇的特殊要求。（2）優(yōu)先采用水化熱低的礦渣水泥配制大體積混凝土。所用的水泥應(yīng)進(jìn)行水化熱測(cè)定，水泥水化熱測(cè)定可參照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《水泥水化熱試驗(yàn)方法（直接法）》。（3）采用5～40mm顆粒級(jí)配的石子，控制含泥量小于1.5%。（4）采用中、粗砂，控制含泥量小于1.5%。（5）混凝土在滿足泵送要求的坍落度的前提

　　下，最大限度控制水灰比。（6）摻AEA微膨脹劑。

　　3.1采取雙摻技術(shù)配置混凝土

　�。�1）摻高效減水劑，使混凝土緩凝，要求初凝時(shí)間大于9h，以推遲水泥水化熱峰值出現(xiàn)，使混凝土表面溫度梯度減少；（2）加AEA微膨脹劑補(bǔ)償混凝土收縮；（3）保證混凝土澆筑速度，不產(chǎn)生人為冷縮；（4）設(shè)加強(qiáng)帶，在加強(qiáng)帶處微膨脹劑摻量增加14%。

　　3.2混凝土澆筑完成后采取的保護(hù)性措施

　�。�1）底模：除因模板支撐結(jié)構(gòu)需要，滿鋪木枋外，在木模板上滿鋪一層塑料薄膜，再鋪一層竹膠板；在澆筑前三天，澆水濕透；

　　（2）在三層與轉(zhuǎn)換板之間，四周用塑料編織布圍護(hù)，使板下形成溫棚，減少空氣流動(dòng)，達(dá)到保溫作用；

　�。�3）在澆筑混凝土表面12h后，加塑料薄膜一層、麻袋二層覆蓋；

　�。�4）設(shè)溫度測(cè)試點(diǎn)，在有代表性的位置設(shè)測(cè)溫點(diǎn)，隨時(shí)了解混凝土澆筑后開始升、降溫情況，隨時(shí)準(zhǔn)備增、減覆蓋物；

　�。�5）加強(qiáng)對(duì)混凝土的保養(yǎng)，不斷觀察混凝土保濕狀況，定時(shí)澆水保濕。

　　在澆筑第二層1.2m厚混凝土3d后，混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到56℃，更要加強(qiáng)保溫保濕措施�？紤]到第一層混凝土板對(duì)上面第二層溫度變形的約束，除認(rèn)真控制混凝土內(nèi)外溫差外，該板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在1.2m厚板下400mm處，設(shè)一層Φ22mm、@200mm×200mm的鋼筋網(wǎng)片，以防止上層混凝土變形時(shí)拉裂下層混凝土。

　　4混凝土結(jié)構(gòu)不同部分溫度計(jì)算方法

　　4.1混凝土溫度的計(jì)算

　�。�1）混凝土的絕熱溫升：

　　T=W×Q0×（1-e-mt）/cr，

　　其中：T—混凝土的絕熱溫升（℃）；W—每立方米水泥用量，W=540kg；Q0—每千克水泥最終水化熱量（J/kg），28d的累計(jì)水化熱，Q0=460440J/kg；c—混凝土比熱容，c=976.6J/（kg·K）；r—混凝土密度，r=2500kg/m3；t—混凝土齡期（d）；m—常數(shù)，與水泥品種，澆筑時(shí)的溫度有關(guān)。

　　混凝土最高絕熱溫升：

　　Tmax=540×460440/（976.6×2500）=101.84°C。

　�。�2）混凝土中心溫度：

　　Th=Tj+Tmaxζ，

　　其中：Th—混凝土中心溫度（℃）；Tj—混凝土澆筑溫度（℃）；ζ—不同澆筑混凝土塊厚度的溫度系數(shù)，對(duì)1m厚混凝土3d時(shí)，ζ=0.37。

　　（3）混凝土澆筑溫度：

　　Tj=Tc+（Tp+Tc）×（A1+A2+A3），

　　式中：Tc—混凝土拌和溫度，按多次測(cè)量資料，有日照時(shí)拌和溫度比當(dāng)時(shí)溫度高4～6℃，無(wú)日照時(shí)拌和溫度比當(dāng)時(shí)溫度高2～3℃，此處按3℃計(jì)；Tp—混凝土澆筑時(shí)的室外溫度，6月上旬，室外平均溫度以28℃計(jì)；A1+A2+A3—溫度損失系數(shù)。其中混凝土裝卸時(shí)，每次為0.032（裝車、出料二次計(jì)），A1=0.032×2=0.064；混凝土運(yùn)輸時(shí)，A2=Qt（Q為滾動(dòng)式攪拌車每min溫升系數(shù)0.0042，混凝土泵送不計(jì)；t為運(yùn)輸時(shí)間，以min計(jì)算，從商品混凝土公司到工地約30min）；澆筑過(guò)程中A3=0.003×60=0.18（每次溫度損失系數(shù)值取0.003，運(yùn)轉(zhuǎn)60次）。Tj=Tc+（Tp+Tc）×（A1+A2+A3）=24+（21+24）×（0.064-0.126+0.18）=29.31℃，則混凝土內(nèi)部中心溫度：Th=Tj+Tmaxζ=29.31+101.84×0.37=66.98°C。

　　從溫度計(jì)算公式得知，在混凝土澆筑后第三天內(nèi)部實(shí)際溫升為66.98℃，比當(dāng)時(shí)室外溫度（21.7℃）高出近46℃，必須采取相應(yīng)措施，防止大體積鋼筋混凝土板因溫差過(guò)大產(chǎn)生裂縫。

　　4.2溫度應(yīng)力計(jì)算

　　計(jì)算溫度應(yīng)力的假定：（1）混凝土等級(jí)為C50，水泥用量較大，540kg/m3；（2）混凝土配筋率較高，對(duì)控制裂縫有利；（3）底模對(duì)混凝土的約束可不考慮；（4）幾何尺寸不算太大，水化熱溫升快，散熱也快。因此，降溫與收縮的共同作用是引起開裂的主要原因。

　　首先驗(yàn)算由溫差和混凝土收縮所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力σmax是否超過(guò)當(dāng)時(shí)厚板的極限抗拉強(qiáng)度Rc。

　　采用公式：σmax=EaT[1-1/（Lcoshβ/2）]s，

　　式中：E—混凝土各齡期時(shí)的彈性模量，Et=Ec（1-e-0.9t）（e=2.718自然對(duì)數(shù)的底，t—混凝土的齡期（d），Ec—混凝土28d時(shí)C50的彈性模量，Et=3.5×105MPa）；a—混凝土的線膨脹系數(shù)1.0×10-5；L—結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，本工程厚板長(zhǎng)度L=44m；T—結(jié)構(gòu)計(jì)算溫度：該厚板最大絕熱溫升Tmax=101.84°C，實(shí)際溫升最高在混凝土澆筑后第三天T3=Tmax×ζ=101.84°C×0.37=37.68°C；s—混凝土應(yīng)力松弛系數(shù)；coshβ—是雙曲余弦函數(shù)，其中，H—結(jié)構(gòu)厚度，本工程厚板厚度H=0.8，H/L=0.8/44=0.018≤0.2，符合計(jì)算假設(shè)；Cx—混凝土板與支承面滑動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)竹膠模板，比較沙質(zhì)土的阻力系數(shù)取Cx=30N/mm2。

　　根據(jù)以上公式代入相應(yīng)數(shù)據(jù)，得σmax=1.18MPa≤1.89MPa，可知不會(huì)因降溫時(shí)收縮引起裂縫。

　　5實(shí)例分析

　　本工程施工過(guò)程中采用了建筑電子測(cè)溫儀測(cè)溫。兩次澆筑后分別選取了10個(gè)和7個(gè)測(cè)溫?cái)嗝�，每個(gè)測(cè)溫?cái)嗝娣謩e在上、中、下及覆蓋層下埋設(shè)測(cè)溫傳感器，在澆筑混凝土后的5d內(nèi)，每2h測(cè)讀一次溫度（瞬時(shí)值），同時(shí)監(jiān)測(cè)氣溫。實(shí)際測(cè)量結(jié)果與理論計(jì)算（中間斷面點(diǎn)）對(duì)比如表1所示，可以看出理論計(jì)算與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較接近，結(jié)果表明文中所采用的施工方法可以作為以后制定保溫保濕措施的理論依據(jù)。

　　表1溫度測(cè)試結(jié)果對(duì)照表℃

　　6結(jié)束語(yǔ)

　　溫度裂縫的控制是大體積混凝土施工中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，溫度裂縫的產(chǎn)生原因一般不是由單一的因素造成的，但受內(nèi)部水化熱和外界環(huán)境溫度的變化影響較大。為避免和控制大體積混凝土溫度裂縫的出現(xiàn)，除了在施工前進(jìn)行認(rèn)真計(jì)算外，還要做到在施工過(guò)程中采取一系列有效的溫度控制措施，以確保大體積混凝土結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]劉曉明.高層建筑筏形基礎(chǔ)混凝土施工溫度裂縫控制[J].山西建筑，2007年32期

　　[2]唐習(xí)文.建筑工程大體積混凝土裂縫的控制施工技術(shù)[J].硅谷，2008年第15期

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