浅谈高层建筑大体积混凝土基础温度裂缝控制

　　摘要：随着现代经济的飞速发展,大体积混凝土也越来越多地被应用到建筑工程领域中。大体积混凝土在施工过程中的一个重要技术课题是大体积混凝土裂缝的控制,大体积混凝上的裂缝控制是关系到结构能否满足正常使用要求的重要研究课题。本文结合工程实例，对大体积混凝土基础工程施工温差裂缝控制进行了探讨。
　　关键词：建筑；大体积混凝土；裂缝控制
　　随着我国经济的发展，工程建设规模的不断扩大，大体积混凝土在结构中的应用越来越广泛，施工中的大体积混凝土温度裂缝问题日显突出，并成为具有相当普遍性的问题。温度裂缝作为长期困扰大体积混凝土的主要难题，涉及到建筑材料、设计、施工和管理等多方面的因素。有关规范中关于土木工程的温度裂缝控制条款还不完善，工程中的温度控制实施主要依靠实践经验，缺乏理论依据。本文对大体积混凝土的温度裂缝及其控制技术进行了探讨。
　　一、工程概况
　　某综合楼工程，建筑物长41.6m，宽27m，高58.8m，地上共1层，另地下室1层，地下室层高3.6m，建筑物首层层高4.5m，2～1层层高3.4m，15层为3.8m。天面以上为梯屋，电梯机房和水池。地下室建筑面积约1199m2，地下室底板面标高为-3.6m，基础承台底标高为-7.2m～5.6m。基础承台底标高最深的为电梯井基础J8，底标高为-7.2m，J8基础承台平面尺寸为9.6mx9.6m，厚2.0m。该工程基础为预应力管桩基础，采用预应力管桩，地下室结构混凝土强度等级为C40,抗渗等级为0.8MPa。
　　二、施工特点和难点分析
　　该工程J8基础的主要特点是面积大、断面高、钢筋多而密，总混凝土量超过200m2，施工难度比较大，主要表现在：
　　（1）基础面积大、厚度为2m，必须通过减少水泥用量来降低水化热，防止温度差裂缝的出现。
　　（2）由于混凝土用量大，一次浇筑混凝土难度较大，合理划分浇筑区域。
　　三、主要技术措施
　　1原材料
　　1.1水泥
　　考虑到结构混凝土设计强度较高(C40)，为保证施工质量，选用42.51t普通硅酸水泥。
　　1.2骨料
　　①粗骨料
　　因采用泵送混凝土，为提高混凝土的可泵性，根据混凝土泵的输送管径，选用1～2cm粒径的碎石，碎石中不含有机杂质，其含泥量≤1％。
　　②细骨料
　　选用细度模数2.6～2.8的中砂，控制细砂以0.3mm筛孔的通过率为15％～30％，含泥量≤3％。施工前，送材料到试验室作筛分试验。在施工过程中，选用了高明砂。
　　2外加剂及掺合科
　　2.1粉煤灰
　　为了减少水泥用量，提高混凝土的抗裂性，减少于缩性，该工程混凝土将掺入水泥用量20％的粉煤灰取代冰泥。所掺入的粉煤灰采用某电厂出产的Ⅱ级粉煤灰。
　　2.2泵送剂
　　为了满足可泵性和减缓水泥早期水泥化热发热量，该基础工程混凝土选用FE—C高效泵送剂和DL—3减水剂。
　　（3）UEA膨胀剂
　　为使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力，该基础工程混凝土掺入了UEA膨胀剂。
　　以上掺合料和外加剂的掺入量，通过试验研究室试配后确定。
　　3配合比设计
　　3.1基本要求
　　混凝土配合比，根据使用的材料通过试配确定。为满足现场使用泵送施工的要求，混凝土坍落度控制在10±2cm范围。同时，为满足浇筑工艺的要求，混凝土的初凝时间控制在6h以上。将配合比与材料的质量要求提供给混凝土供应商进行配料供应。
　　3.2配合比的设计：按现行《混凝土结构工程施工及验收规范》执行。
　　4混凝土成型工艺
　　根据大体积混凝土的技术特征，在确保混凝土具有良好的和易性和温度要求(拌和温度和浇筑温度)的情况下，该基础混凝土采取连续作业，一气呵成的方法施工，以满足结构整体浇筑的需要。
　　4.1混凝土供料方式
　　①本工程采用商品混凝土，混凝土输送泵下料的方式施工。
　　②为确保混凝土施工的工作效率，避免施工冷缝的出现，从而缩短整体浇筑完成时间，设置1台SHC—57型混凝土输送泵下料。其最大泵送量为25m3/h。
　　③为了确保混凝土连续作业，防止发生意外，除了与有关供水、供电部门加强联系，确保供水、供电外，还在工地现场临时设置1台100kW的柴油发电机，以防万一。
　　4.2混凝土浇筑方法
　　本工程J8基础承台面积为：9.6m×9.6m＝92.16m2，厚度2m。混凝土将采用斜面分4层浇筑，每次浇筑以0.5m为一层，每层混凝土并不需要全部完成才浇筑第二层，要在该层混凝土初凝前覆盖上层混凝土，一般控制在5～6h内以保证上、下层浇筑间隔不超过初凝时间，详见图1。施工时，采用1台输送泵，由基础承台一端向另一端分点布料，一次打出承台面。即“由单一方向，一个坡度，薄层覆盖，循序推进”的方法。采用这种方法目的是使混凝土自然流向形成斜坡，以适应泵送工艺，避免输送管道经常拆除冲洗和接长，提高泵送效率。
　　4.3混凝土的振捣方法
　　混凝土的振捣方法，根据混凝土泵送时自然形成坡度的实际情况，在每个浇筑带斜坡的头、尾部进行振捣，使上下两层有钢筋网处的混凝土得以密实。另外，在侧模的边缘，还可辅以竹干插振，防止这部分混凝土出现漏振现象。
　　图1混凝土浇筑及振捣示意
　　
　　1——泵管；2——后振捣捧；3——前振捣捧
　　4.4表面处理及养护
　　①由于泵送混凝土表面水泥浆较厚，在浇筑后2～8h，初步按标高用长刮尺刮平，然后用木槎板反复搓压数遍，使其表面密实，在初凝前再用混凝土表面磨平机遍磨数14，并用铁槎板压光，以闭合初收缩裂缝，减少混凝土表面水分的散发，并于12h内，在大基础周边砌砖高130mm，放水100mm，然后用编织布在水面层覆盖，保持14d时间。
　　②混凝土温度计算
　　C40抗渗混凝土水泥用量≈380kg／m3，425R水泥水化热Q＝461kJ／kg。混凝土比热C＝0.97kJ／kg°C，混凝土密度R＝2400kg／m3，则混凝土温升值为：Th＝WQ／CR＝380×46I／0.97×2400＝75.25°C。
　　混凝土的表面温度通常取32℃。所以要作保温措施以减少混凝
　　土内和表面的温差，采取蓄水养护措施。
　　5混凝土的测温
　　5.1温度计的选择
　　根据现场的施工实际和本单位的设备条件，决定采用接触式的玻璃温度计进行测温。
　　5.2测温点的布置
　　①在J8基础的四角和周边的中段位置，各布置1个测点，以及在底板中部布置1个测点。共5个测点。另每1个测点内，又按深层、中层、浅层3个部位设置测温管和温度计。
　　②在混凝土浇筑前，按照测温点布置的位置，预埋好用50mm铁管加工而成的测温管。预埋时，可用拉结条与钢筋骨架焊接在一起固定。铁管底部需焊上铁板，上口高出浇筑面1200mm(因底板底标高为—4.0m)，并用木塞塞紧。防止水分浸泡。测温管的底部按深层、中层、浅层三个位置设置。其中深层的埋入深度为1.5m，中层埋入深度为1m，浅层埋入深度为0.5m。
　　5.3测温
　　①测温前，应先将水银玻璃温度计插入预埋的铁管内，温度计的顶端用木塞塞紧。同时，温度计在管内停留的时间应不少于5min。
　　②由于玻璃温度计内的水银或酒精液体极为敏感，容易受外界气温的影响，所以，当温度计从埋管中抽出时，应迅速在显示温度的刻度处用手指卡住，立即读出温度值。
　　③混凝土的测温时间，在混凝土施工过程中，每隔4h测量一次原材料温度、拌和温度、冷却水温度及环境气温；浇筑温度每天测温控制在1～2h一次。混凝土浇筑后的温度控制，5d内安排每2h测1次，以后每日早、午、晚各测1次，连续测温时间为30d。并按要求如实填写专门的测温记录表。
　　④测温效果
　　将实际测温的数值用图表示，详见图2“混凝土测温图”可明显表示出混凝土内外温差在任何时候都小于25t。
　　图2混凝土测温
　　
　　四、结束语
　　大体积混凝土刚度较大，一般没有强度的问题，但由于它往往属于地下隐蔽工程，裂缝的存在将严重影响其正常使用，其中温度裂缝是施工过程中产生的主要裂缝。本文对大体积混凝土温度裂缝的控制问题进行了探讨，取得了较好的效果。对于应用日益广泛的大体积混凝土工程，需要不断总结经验，完善技术措施，使大体积混凝土的施工在走上成熟和规范化的道路。

《浅谈高层建筑大体积混凝土基础温度裂缝控制》

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