大体积砼施工温度裂缝的质量控制

何海辉

北京渡业商业管理有限公司 北京 100000

1 工程概况

根据《建筑施工手册》大体积混凝土指的是最小断面尺寸大于1m 以上的混凝土结构。砼浇筑后水泥的水化热很大，由于砼体积大聚集在内部的水泥水化热不容易散发，砼的内部温度将显著升高，使砼内部产生压应力，表面产生拉应力。如果温差的表面拉应力超过此时的砼极限抗拉强度，就会在砼表面产生裂缝。因此，箱型大基础底板在混凝土浇筑前，应对大体积混凝土浇筑全过程进行有效控制和防止裂缝产生[1]。

2 混凝土内部最高温度

混凝土因水泥水化热升温而达到的最高温度与混凝土的绝热温升有关。在没有任何热损耗的情况下，水泥和水化合作产生的反应热，全部转化为升温后的最后温度称为绝热最高升温。绝热升温随时间上升规律由下式决定：

T（t）=WQ0（1-e-mt）/CR

其中：W：每立方米砼的水泥用量；

Q0：单位水泥28 天是累计水化热；

C：砼的比热；

R：砼的密度；

T：砼的龄期；

M：常数，与水泥品种、浇筑时温度有关。

3 控制大体积混凝土升温阶段温差的措施

3.1 降低水泥水化热引起的混凝土内部最高温升

选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥，试验资料统计表明：选用强度等级为42．5MPa 的硅酸盐水泥，比选用同等的矿渣硅酸盐水泥3d 内水化热平均升温5--8℃。根据混凝土配合比设计理论和实际操作经验，粗骨料采用连续级配较大粒径石子5-31．5mm 的碎石，在相同配合比情况下，每立方米混凝土减少水泥用量20kg。可以使混凝土具有较好的和易性及较高的抗压强度。所以在考虑混凝土具可泵性的条件下，尽可能选择连续级配较大粒径石子。细骨料采用粗砂，要求通过0．315mm 筛子（砂子不少于15%）能有效减少混凝土的收缩。

3.2 掺外加剂和外掺料

大体积混凝土中掺加的外加剂主要是木质素磺酸钙。它对水泥颗粒有明显的分散效应，并能使水的表面张力降低。同时在泵送混凝土中掺入水泥质量的0．2%-0．3%，它不仅能使混凝土的和易性明显的改善，而且可减少10% 左右的拌和水。混凝土28d 的强度可提高10%-20%。此外在混凝土中掺入粉煤灰可以代替部分水泥，达到降低水化热的目的（粉煤灰的水化热，一般相当于矿渣水泥的1/5 左右，粉煤灰的掺入可改善混凝土的可塑性，从而改善混凝土的可泵性）。

3.3 合理选择混凝土浇筑方案

车库底板混凝土施工采用了分段分层踏步式推进的浇筑方法，每层厚度为500mm 左右，由于混凝土坍落度较大，第一层混凝土由于有下层钢筋网，混凝土尚能按方案施工，但到了上面两层，当振捣器插入后，混凝土斜淌可达1:6-1:7 的自然坡度。因此原有的踏步难以完成，只有采用 “分段定点，一个坡度薄层浇筑，循序推进，一次到顶” 的方法。这种方法施工简便，但易产生漏振。施工中在每个浇筑带的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土的卸料点，主要解决上部混凝土的捣实，第二道布置在混凝土坡脚处，确保下部混凝土的密实。

3.4 改进混凝土的振捣工艺

对浇筑后未初凝的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗骨料，水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋之间的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减小混凝土内部微裂，增加混凝土的密实度，使混凝土的抗压强度提高10%—20%，从而提高混凝土的抗裂性。混凝土二次振捣有严格的时间标准，二次振捣的恰当时间是指砼振捣后尚能恢复到塑性状态的时间。这是二次振捣的关键，又称为振动界限。当将运转着的振动棒从起自身的重力逐渐插入砼中进行振捣时，如果砼仍然可恢复塑性的程度，即振动棒小心拔出时砼仍然能自行闭合，而不会在砼中留下孔洞，这时施加的振捣是适宜的，实践证明施工中的二次振捣是很有效的[2]。

3.5 砼的泌水处理和表面温度

砼在浇筑振捣中，上涌的泌水和浮浆顺砼坡面下流到孔底，通过侧面模板底部开孔将泌水排出基坑。当砼大坡面的坡角接近顶端模板时，改变砼浇筑方向形成集水坑。及时用水泵将水排出，提高砼质量，减少表面裂缝。对大体积砼表面实行保温潮湿养护，使其保持一定温度，是防止砼内部和外表面产生过大的温度差而引起表面裂缝的有效措施。

4 大体积砼温度应力计算

根据《 建筑施工手册》 第四册和大体积砼施工标准（GB50496-2018），混凝土在早期硬化阶段，因温度变化而产生的温度应力，可由下式计算：

5 混凝土重点控制期的容许抗拉强度的确定

根据《混凝土手册》（第一分册）三天的混凝土抗拉强度为1．5N/mm2，七天的抗拉强度为2．7N/mm2，分别占28 天抗拉强度3．2N/mm2的46．9% 和84．4%。

根据大体积砼施工标准（GB50496-2018），砼抗拉强度可以按下式计算：

6 大体积砼的养护

砼养护主要是保持适宜的温度和湿度，养护时的温度控制一般有两种方法：一种是降温法，即在砼浇筑成型前，人为地降低入模温度，或成型后通过循环冷却水降温，从结构的内部进行降温控制。另一种是保温法，砼成型后，通过保温材料、蓄水等方法提高砼表面及四周散热的温度从结构物的外部进行控制。从监测结果表明，上述方案的实施达到了预期的温控要求。工程实践也表明，薄膜加草袋的保温保湿方法是一项简单、经济、有效的措施[3]。

7 结语

大体积砼施工温度控制，涉及到施工材料的选取、原材料质量、砼运输、气象条件、施工工艺、管理水平、质量标准、养护条件等诸多方面。为了控制裂缝的产生应着重从控制温升、延缓降温速度、提供砼极限抗拉强度、改善约束条件和进行设计构造等方面采取措施。但这些措施不是孤立的，而是相互联系、相互制约；必须结合实际、统筹规划、合理调配、精心组织才能收到良好效果。