冬季混凝土施工过程裂缝防空措施

曹泽林

摘要：混凝土的冬季施工质量控制问题是一项关键施工技术，结合工程实例，阐述混凝土冬季施工在原材料选择、温度控制以及施工组织等方面的防裂控制措施。

关键词：混凝土；冬季施工；防裂控制措施

1 工程概况

某高层楼，属于商住两用楼，共28层，1-5层是商业网点，5层以上是住宅，建筑总高度约90m，总建筑面积48000m2，基础由混凝土灌注桩及钢筋混凝土筏板梁组成。筏板混凝土厚度分别为1.2、1.5、1.8、2.4、2.8 m厚，混凝土设计强度为C45，抗渗等级要求P8，混凝土总方量约4500 m3，按施工技术规范标准规定厚度属于大体积混凝土结构。混凝土浇筑时间为07年11月19日至11月25日，室外自然气温为-10～1℃，属于冬季施工。因此，需要制定混凝土冬季施工技术方案，防止混凝土发生温度收缩裂缝。

2 混凝土产生裂缝的原因分析

大体积混凝土在施工阶段产生温度裂缝的主要原因是：一方面由于混凝土内外温度差过大而产生的温度应力和温度变形；另一方面是结构物内外的约束要阻止这种变形，一旦温度应力超过混凝土所能承受的抗拉强度时，即产生裂缝。

2.1 变形作用

各种变形作用（温度、收缩、不匀沉降） 是引起大体积混凝土产生裂缝的主要原因。 它们引起的应力超过了混凝土的抗拉强度，或者认为它们引起的拉应力超过了混凝土极限拉伸时，混凝土就会开裂。混凝土表面裂纹容易渗透有害介质，腐蚀钢筋和加速混凝土碳化，不利于结构的耐久性。

2.2 约束变形

如果只有变形而没有约束，混凝土也不会开裂。大体积混凝土基础受到的约束有内约束和外约束两种。内约束是混凝土内部各质点之间的相互影响、相互制约，如混凝土内外产生温差时，内部温度高混凝土要膨胀，外部温度低混凝土要收缩；内外相互制约，使外表面混凝土产生拉应力，此拉应力如果过大，就会使混凝土开裂。外约束是指另一结构物或物体引起的约束，如果混凝土在降温或收缩变形过程中，受到地基或结构边界条件的影响，也会产生拉应力，严重时可导致开裂。

3 防止温度收缩裂缝的技术措施

3.1 控制混凝土配合比

混凝土裂纹主要是温升应力引起的。根据混凝土热工计算得出混凝土水化热引起的结构内部最高温度可达60 ℃左右。为了控制混凝土温升，优先选用低水化热品种水泥。优化混凝土施工配合比，最大限度降低水泥用量。本工程选用矿渣硅酸盐42.5#水泥。泵送混凝土的含砂率控制在40 %～44 %之间，细骨料选用中粗砂，含泥量不超过3 %。粗骨料选择均匀坚固、含泥量小、5～30 mm级配优良碎石，含泥量小于1% ，针片状含量小于15 %。选用大粒径骨料，可减少用水量相应减少混凝土的收缩和沁水现象，同时也可减少水泥用量，降低水化热。在混凝土中掺入适量的粉煤灰可代替部分水泥，降低水化热量，增加混凝土的和易性和保水性，从而提高混凝土的可泵性。掺入高效泵送减水剂SP402 ，提高混凝土的和易性，同时减少拌合水量，减低混凝土的收缩行。

3.2 混凝土的浇注

本工程采用商品混凝土，现场设置两台混凝土输送泵，配6～7 辆混凝土运输罐车，每辆车6m3，每车在运输时间约40min，混凝土采用缓凝混凝土，初凝时间设计为5h。筏板板体部分最大浇筑速度为50m3/h，平均为37.5 m3/h ，每天浇筑900m3。混凝土的运输根据现场使用情况由专人负责指挥，及时调整。根据现场实际，采用由远到近，斜面分层一次浇筑，分层厚度400～500mm，混凝土倾斜角度约为1∶5。混凝土浇筑过程中，两台输送泵并列推进，每台泵最大作业宽度15m。现场值班人员根据实际情况记录每处混凝土的浇捣时间，及时安排第二次混凝土浇捣时间，避免出现施工缝。考虑混凝土冬季施工要求，混凝土用热水搅拌，保证出罐温度为8～10℃，入模温度不低于5℃。

3.3 温度控制

3.3.1测温点布设

大体积混凝土设置温度跟踪测量点，准确测量温度变化情况。根据结构形式、浇筑顺序及结构特点在不同区域布置测温点。温度监测点布置见图1所示。浇筑较早的地区布点，可较早地掌握该工程的混凝土温度变化规律，并能及时地指挥后续施工和养护工作。

注：图中圆点及数字表示测温点位置及编号

图1 测温点平面布置图

3.3.2 混凝土保温养护及监控措施

混凝土冬季施工最关键的防护措施是保温防冻，必要时采取供暖保温。本工程保温措施采用两层塑料布夹两层草垫子，外罩聚乙烯棚布。

由于水化热的作用，在混凝土浇筑后的3～5d结构内部温升达到高峰值阶段。在初凝阶段，紧贴混凝土表面覆盖一层塑料薄膜，防止混凝土水分蒸发，以实现混凝土的自养护，外侧加盖双层草袋及一层塑料薄膜，确保混凝土结构表层最大温差不超过25 ℃。根据混凝土测温数据以及天气气温变化情况及时考虑防冻防寒措施。

混凝土结构的中心部位由于热量聚积，且最不容易散热，温度最高。混凝土表面散热快，温度最低。测温点的布置要能够充分反映结构温度场的变化情况。结构竖向布置3层测温点，即混凝土上表面、混凝土中心（1/2 厚度处）和距混凝土底面20cm 处。

混凝土内部温度变化比较缓慢，升温最快5℃/h，降温速度更慢，一般降温速度为4～5℃/d。在混凝土内部升温阶段每2h测报一次温度，恒温阶段每4h测报一次温度，降温阶段每6h 测报一次温度。结构保温養护直至主体体温降至与外界气温平衡为止，确保不产生温差应力裂纹。

4 施工效果与评价

本工程所采用的混凝土表面覆盖保温措施，起到了混凝土结构保温效果和目的，结构表层测温结果没有达到过大温差，完工后检验没有表面裂纹。

总结本次施工经验，冬期大体积混凝土施工参加粉煤灰可以降低水泥的水化热，参加高效减水剂可以减少拌合水用量，有利于提高混凝土的收缩性，采用缓凝混凝土和分层浇注可以降低水化热温升峰值。浇注后的保温养护时间要适当延长，有利于混凝土体温慢慢释放。

从而确保混凝土不产生裂纹。

参考文献

[1]王铁梦.工程结构裂缝控制.北京：中国建筑工业出版社，1997。