冬季大体积混凝土温度裂缝控制施工工法

于兆波 姜新新 李文虎

随着经济建设的快速发展，高层建筑、大跨度桥梁等结构顺势而生，大体积混凝土也被广泛应用，但是目前关于大体积混凝土施工过程中由于内外温差较大而产生的温度裂缝却不易控制，尤其是冬季施工。针对这种现象，本论文主要研究关于冷却水管的选材、布置形式、布置方法，以及保温措施等，并一一进行论述，为今后冬季大体积混凝土的施工提供相关指导与借鉴。

一、工程概况

国家（威海）创新中心项目位于威海市高新技术产业开发区，建筑面积为27.4万m2，地上建筑面积为21.7万m2，地下建筑面积为5.5万m2，其中1#楼C塔、E塔建筑高度分别为89.6m和70.85m的20层办公楼及4层商业裙房，2#楼A塔、B塔建筑高度148.5m的32层超高层写字楼及4层综合功能裙房，以及4栋4层和2栋3层独栋商务办公楼。

二、大体积混凝土研究区域

2#楼A塔、B塔的基础类型为桩基础，结构类型为框架核心筒，基地标高-5.850m，承台（筏板）、基梁、防水板混凝土强度等级C45（防腐蚀混凝土），抗渗等级P8，其中A塔基础浇筑深度为4.2m～7.35m，长宽为45.2m×43.6m；B塔基础的浇筑深度为4.0m～6.05m，长宽为43.7m×42.4m，筏板的厚度为600mm～1500mm，基础平面图如图1所示。经计算，A塔混凝土的浇筑总量为7704m3，B塔混凝土的浇筑总量为7632m3，均属于大体积混凝土浇筑的范畴。本论文就以2#A塔、B塔为为例，详细介绍冬季大体积混凝土施工过程中如何控制温度裂缝的产生。

图1 A塔、B塔基础平面布置图

三、降温管的选取

通常降温水管一般采用铁管、铝管，甚至采用高强聚乙烯管，施工过程中会发现铁管的接头容易产生漏水现象，且温度梯度增大会增加裂缝的产生；塑料管在振捣过程中会产生浮力，同时会产生破坏，无法保证施工质量。通过相关试验与理论研究，经对比铝塑管可以较好地解决这些问题，首先因其导热系数小，可以很好地控制混凝土与铝塑之间的温差，降低二者的温度梯度，提高混凝土自身的抗裂性能；其次具有良好的化学稳定性，是一种新型复合材料，而且其价格相对较低，可降低施工成本。

目前将铝塑管作为大体积混凝土降温管的研究仍不是很充分，需要进一步的试验，提供更多的数据支撑。

四、降温管的布置形式与方法

本项目中冷却水管的布置形式为梅花型，与普通的蛇形相比，降温效果更明显，通过软件分析，同样的基础形式、布置间距，通水冷却7天后，梅花型布置形式会比蛇形温度降低3℃。具体的布置为：第一层铝塑管距离混凝土表面为50cm，采用梅花型布设，即奇数层与偶数层之间相互错开0.75m，依次间隔1.5m布置。如图2所示。

图2 铝塑管“梅花型”布置图

同时，可将出水口和入水口设置在电梯井（消防水池）内，让水暴露在室外环境中，可迅速降低水温，达到对水资源的循环利用，满足绿色施工的要求，同时节约工程成本。

五、大体积混凝土保温措施

根据《大体积混凝土施工标准》GB 50496-2018规范的要求，对大体积混凝土浇筑体表面保温层厚度的计算公式：

得出需要覆盖厚约22cm的保温材料。

采用本文的保温措施，可将保温厚度缩减约63%，具体的施工方法是在混凝土初凝后，在其上方铺设间距为1.5m的蛇皮管，通过铁丝将铝塑管与蛇皮管相连，形成贯通回路，将铝塑管内的水泥水化热释放的热量输送到混凝土表面，以降低温差，最后再分别覆盖塑料膜、毛毡、阻燃保温被，以减少混凝土表面保温层的覆盖厚度，起到节材、降低成本的作用，如图3所示。

图3 保温材料覆盖顺序

六、结语

对于超高层结构而言，基础筏板大体积混凝土的施工尤为重要，尤其是冬季施工，本文结合项目的实际情况，针对混凝土内部冷却水管的选材、布置形式、布置方法，以及保温措施进行描述，提供相关技术指导与借鉴，为今后大体积混凝土的施工提供更多理论基础。