大體積混凝土溫度裂縫控制措施

大體積混凝土溫度裂縫控制的實(shí)踐應(yīng)用討論大體積混凝土施工易產(chǎn)生溫度裂縫是常見(jiàn)的質(zhì)量通病，雖然造成大體積混凝土裂縫的因素非常多，但由于水泥的水化熱和混凝土的低熱傳導(dǎo)性而導(dǎo)致內(nèi)外溫差過(guò)大無(wú)疑是混凝土裂縫最主要的原因之一，因此采取有效措施避免溫度裂縫的產(chǎn)生是保證工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量的關(guān)鍵。本文結(jié)合工程實(shí)踐，從控制混凝土內(nèi)外溫差，所采取的溫控技術(shù)措施及運(yùn)用測(cè)溫監(jiān)控技術(shù)，進(jìn)行保溫控溫養(yǎng)護(hù)方面來(lái)論述如何保證大體積混凝土質(zhì)量。1工程概況：某工程位于福州市五四路，由二層地下室、三十一層塔樓組成。主樓中心基礎(chǔ)為樁基筏形基礎(chǔ)，面積為1760㎡，底板厚度3m，塔樓核心筒部分底板厚度6.75m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45S10，一次性澆搗混凝土方量約6200m3。2混凝土配合比設(shè)計(jì)：2.1原材料的選擇：⑴水泥：選用水化熱較低的萬(wàn)年青42.5普通硅酸鹽水泥，以利于大體積混凝土的施工溫度控制。⑵骨料：選用5～31.5㎜碎石，針、片狀含量﹤10％，壓碎指標(biāo)≦12%，且級(jí)配良好。砂為閩江中砂，細(xì)度模數(shù)大于2.8。砂、石的含泥量均在1％以內(nèi)。⑶粉煤灰：摻加磨細(xì)的Ⅱ級(jí)粉煤灰取代水泥用量，以降低水化熱，減少干縮和提高混凝土表面抗裂性能。⑷外加劑：為解決大體積混凝土裂縫問(wèn)題，設(shè)計(jì)要求采用補(bǔ)償收縮混凝土。經(jīng)福建省科研所論證本工程決定采用AEA膨脹劑與TW－10高性能泵送劑使混凝土得到補(bǔ)償收縮，產(chǎn)生膨脹效應(yīng)，降低混凝土的收縮當(dāng)量溫差，減少混凝土收縮應(yīng)力。2.2施工配合比：底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)C45，抗?jié)B標(biāo)號(hào)P10。因此在配合比設(shè)計(jì)時(shí)即要滿足強(qiáng)度要求，也應(yīng)滿足抗?jié)B要求；還需考慮溫升控制、降低水化熱防止溫度裂縫的產(chǎn)生?？蒲兴谠牧蠌?fù)試合格后進(jìn)行多組試配，選擇最優(yōu)配合比如下：施工配合比水灰比砂率坍落度材料用量㎏\m3水水泥砂石AEATW-10粉煤灰備注0.4740100－120180380692103930.46.4692初凝時(shí)間16h3混凝土溫度計(jì)算：3.1混凝土絕熱溫升：Th=(mc+K×F)Q/C×ρ式中:Mc、F為水泥和摻合料用量，本工程分別為410㎏／m3、92㎏／m3；K摻合料折減系數(shù)取0.28；水泥28d水化熱Q為375kJ/㎏；混凝土比熱C取0.97[kJ（㎏·K）]；混凝土密度ρ取2400㎏／m3則Th＝70.30C3.2混凝土收縮變形值：εy（t）＝εy0（1－e－bt）×M1×M2×M3┄×Mn式中:εy0取3.24×10-4；e為2.718；b取0.01；t取21天；M1、M1、M3┄Mn在這里只考慮水灰比、養(yǎng)護(hù)時(shí)間和環(huán)境濕度影響，取M4=1.147,M6=0.93,M7=0.7.則εy（21）＝0.46×10-43.3混凝土收縮當(dāng)量溫差（0C）：Ty＝－εy（21）／a式中：εy（21）＝0.46×10-4；混凝土線膨脹系數(shù)a取1.0×10－5；則Ty＝4.60C3.4混凝土彈性模量：E（t）=EC(1-e-0.09t)式中E（t）本工程取21天；混凝土最終彈性模量EC取3.35×104則E（21）＝2.84×104N／㎜3.5混凝土的最大綜合溫差：ΔT=TO+2/3Th+Ty-Tq式中：TO本工程取20℃；各齡期大氣平均溫度Tq取11.3℃計(jì)算得ΔT＝60.2℃3.6混凝土降溫收縮應(yīng)力：σ（21）＝－E（21）aΔT/1－μC·S(t)R式中：混凝土泊松比μC為0.2；徐變松弛系數(shù)S(t)取0.3；混凝土外約束系數(shù)R取0.32；則降溫收縮應(yīng)力：σ（21）＝2.05＞0.75ft＝0.75×1.8＝1.35N／㎜結(jié)論：混凝土入模后21天溫差收縮應(yīng)力為2.05N／㎜＞0.75ft＝1.35N／㎜，說(shuō)明養(yǎng)護(hù)期間混凝土可能出現(xiàn)裂縫，故應(yīng)采取措施降低綜合溫差，控制裂縫出現(xiàn)。規(guī)范規(guī)定，設(shè)計(jì)無(wú)具體要求時(shí)，大體積混凝土內(nèi)外溫差不宜超過(guò)25℃。4.溫控措施⑴采用斜面分層法施工：本工程基礎(chǔ)承臺(tái)采用3臺(tái)泵車從東向西澆筑。（見(jiàn)圖1）根據(jù)混凝土泵送時(shí)自然流淌形成坡度的特點(diǎn)采用“斜面分層，薄層覆蓋，循序推進(jìn)，一次到頂”的方法。斜面每層澆筑厚度約500㎜左右，利用層面散熱減少每次澆筑長(zhǎng)度的蓄熱量，防止水化熱的積聚，減少溫度應(yīng)力。圖1承臺(tái)混凝土澆筑示意圖為確保振搗密實(shí)，在坡頂、坡腳、坡中設(shè)三道插入式振動(dòng)棒。（見(jiàn)圖2）第一道布置在混凝土出料口，主要解決上部振搗，第二道布置在混凝土坡腳，確?；炷撩軐?shí)，第三道布置在斜面的中部。在斜面上各振點(diǎn)要嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，振搗時(shí)間15～30s為宜，以砂漿上浮，石子下沉不出氣泡為止，插棒間距400～500㎜呈梅花狀布置，振動(dòng)棒振搗時(shí)要快插慢拔，要插入下層50～100㎜，每個(gè)澆搗點(diǎn)要配一專人振搗，嚴(yán)防漏振和欠振。并要保證上層混凝土覆蓋已澆混凝土的時(shí)間不得超過(guò)混凝土初凝時(shí)間，防止出現(xiàn)冷縫。圖2振搗示意圖⑵采用二次振搗法混凝土終凝前采用二次振搗法，以排除混凝土因泌水在粗骨料及水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，并防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫。減少內(nèi)部微裂，增加混凝土密實(shí)度，提高混凝土抗裂性能。⑶混凝土表面及泌水處理泵送混凝土表面水泥砂漿較厚，混凝土澆至標(biāo)高后，先用平板振動(dòng)器搗實(shí)，再用3m長(zhǎng)刮尺刮平、搓壓、整平。初凝前用鐵滾筒來(lái)回碾壓數(shù)遍，用木抹子打磨，提高表面密實(shí)度，減少塑性收縮變形。初凝后、終凝前再次用木抹子搓平，以閉合收縮裂縫?；炷猎跐仓?、振搗過(guò)程中出現(xiàn)的泌水和浮漿，主要是以引流為主，將水引至后澆帶流入集水坑，再用Φ50潛水泵隨時(shí)抽到基坑周邊的集水坑經(jīng)沉淀后排入市政管道。⑷埋設(shè)冷卻水管：混凝土澆筑前在基礎(chǔ)厚度中心區(qū)域埋設(shè)一層水管直徑48㎜管距1.0m，7個(gè)獨(dú)立環(huán)路的冷卻水管，每路管線長(zhǎng)度控制在200m以內(nèi)（見(jiàn)圖3）。為使同一管路各部份溫度均勻，將通水循環(huán)設(shè)計(jì)成水流方向可變，以削減混凝土早期20％～25％的水化熱，使溫降收縮減小，減少開(kāi)裂。圖3承臺(tái)混凝土內(nèi)埋冷卻管平面布置示意圖⑸加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)為減少混凝土的內(nèi)外溫差，控制混凝土表面裂縫，在混凝土終凝前，二次抹面后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在混凝土表面采用2層不透水、氣的塑料薄膜加2層麻袋被進(jìn)行保濕和控溫養(yǎng)護(hù)，以提高混凝土早期或相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和彈性模量。并根據(jù)測(cè)溫記錄及時(shí)掀開(kāi)或加蓋麻袋進(jìn)行散熱或保溫，從而控制混凝土的內(nèi)外溫差小于25℃，混凝土降溫速率小于3℃/d，以避免出現(xiàn)有害裂縫?；炷翝矒v完畢，由專人保濕保溫養(yǎng)護(hù)21晝夜。⑹輔助措施：現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)保溫棚，搭設(shè)范圍為主樓筏板四邊向外延伸3m，保溫棚四周用塑料布圍擋，天棚均勻掛設(shè)50盞碘鎢燈備用。根據(jù)測(cè)溫記錄，低溫期間輔助加熱升溫，以提高周圍環(huán)境溫度，預(yù)防混凝土表面溫度驟降引起裂縫。5.底板混凝土溫度監(jiān)測(cè)：5.1溫度測(cè)點(diǎn)布置在承臺(tái)范圍內(nèi)垂直埋設(shè)10根測(cè)桿，（編號(hào)A～T），每根測(cè)桿沿承臺(tái)厚度均設(shè)置5個(gè)測(cè)點(diǎn)（見(jiàn)圖4），同時(shí)在混凝土外部設(shè)置氣溫、水溫等輔助測(cè)點(diǎn)4個(gè)，合計(jì)54個(gè)工作測(cè)點(diǎn)。所有測(cè)點(diǎn)都通過(guò)熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線與設(shè)置在測(cè)試房的微機(jī)數(shù)據(jù)采集儀相連，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由采集儀處理后自動(dòng)打印輸出。圖4測(cè)桿測(cè)點(diǎn)埋設(shè)示意5.2測(cè)溫監(jiān)控從混凝土開(kāi)始澆筑時(shí)起，同步進(jìn)行混凝土溫度測(cè)試，每天24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)，每小時(shí)提供一份溫度監(jiān)測(cè)報(bào)表，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示混凝土內(nèi)表溫差接近25℃并有繼續(xù)上升趨勢(shì)時(shí)及時(shí)報(bào)警。5.3測(cè)溫結(jié)果與分析混凝土溫度變化曲線表明：⑴承臺(tái)混凝土各部位溫度變化趨勢(shì)均呈拋物線分布，存在一個(gè)峰值，澆筑初期溫度迅速升高，約65小時(shí)后混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到峰值69.7℃；⑵拋物線下降段較為平緩，降溫速率控制在3/d