筏形基礎(chǔ)混凝土測(cè)溫及溫度裂縫控制實(shí)踐

【關(guān)鍵詞】筏形基礎(chǔ)；大體積混凝土；測(cè)溫；溫度裂縫 

　　1 工程概況 

　　某商住樓建筑主體塔樓采用筏形基礎(chǔ)，在夏季高溫的環(huán)境下進(jìn)行施工。筏基底板長(zhǎng)36.2m，寬23.1m，面積為837m2，板厚1.2m。混凝土為泵送商品混凝土，強(qiáng)度等級(jí)C35、抗?jié)B等級(jí)S8。筏基單體混凝土澆筑量超過1000m3，已屬《大體積混凝土施工規(guī)范》（GB50496-2009）中規(guī)定的大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工范圍。 

　　所謂大體積混凝土結(jié)構(gòu)[1]，是指整個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)大到必須采取相應(yīng)技術(shù)措施，來妥善處理溫度差值、合理解決溫度應(yīng)力并控制裂縫開展的混凝土結(jié)構(gòu)。由于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的截面尺寸較大，由外荷載引起裂縫的可能性很小，但由于水泥在水化反應(yīng)中釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土收縮的共同作用，會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，這將成為大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要因素。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的調(diào)查資料，工程實(shí)踐中的結(jié)構(gòu)物的裂縫，屬于變形變化（溫度、濕度、地基變形）引起的占80%以上，屬于荷載引起的約占20%[2]。因此，大體積混凝土經(jīng)常出現(xiàn)的問題，不是力學(xué)上的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，而是控制混凝土內(nèi)外溫差、溫度變形（應(yīng)力）引起的裂縫，從而提高混凝土抗?jié)B、抗裂、抗侵蝕性能，以提高建筑結(jié)構(gòu)的耐久年限為主要目標(biāo)。 

　　3 溫度裂縫控制措施 

　　（1）混凝土原材料選擇。首先，選用中低水化熱的普通硅酸鹽水泥，控制單位體積水泥用量，摻入10%粉煤灰取代部分水泥，同時(shí)摻入微膨脹劑和緩凝減水泵送劑，減少拌和用水10%左右，相應(yīng)也減少了水泥用量，降低了混凝土水化熱。 

　�。�2）混凝土入模溫度控制。降低入模溫度一方面能降低混凝土中的最高溫升，另一方面也能影響到新老混凝土間的溫差。對(duì)于骨料用隔熱材料覆蓋，避免陽光曝曬。拌和水使用加冰屑的自來水，使水溫度不高于5℃。由于夏季氣候炎熱，為避免氣溫過高影響到混凝土灌車中混凝土的溫度，選擇避開日高溫期進(jìn)行澆筑，開盤時(shí)間選擇在下午5點(diǎn)～6點(diǎn)左右。同時(shí)合理選擇運(yùn)輸路線，縮短罐車運(yùn)輸時(shí)間。經(jīng)多種措施，混凝土入模溫度得到明顯控制，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，平均28.5℃。 

　�。�3）合理布置澆注方案�？紤]到本筏形基礎(chǔ)混凝土面積較大但厚度不大的特點(diǎn)，采用斜面澆注方法分層分段踏步式推進(jìn)。根據(jù)混凝土泵送時(shí)自然形成的流淌坡度，沿坡度布置2道振搗棒：第1道在混凝土卸料處，負(fù)責(zé)出管混凝土振搗密實(shí)；第2道布置在斜面中下部，確保中下部混凝土密實(shí)。振搗時(shí)振搗棒直上直下，快插慢拔，插點(diǎn)均勻，插點(diǎn)間距控制在50cm以內(nèi)，防止離析和漏振。針對(duì)墻柱插筋根部及鋼筋密集部位采取二次振搗，確�；炷�土密實(shí)。 

　�。�4）表面處理。混凝土澆筑后，用平板振搗器振搗，使其表面收水沉實(shí)，長(zhǎng)木尺配合抹平。終凝前用鐵抹子進(jìn)行二次抹面，閉合表面裂紋，然后再進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)。 

　�。�5）合理的養(yǎng)護(hù)措施。因天氣炎熱，混凝土澆筑完后立即蓋上塑料薄膜，防止混凝土失水。二次抹面后在混凝土表面先蓋1層浸濕麻袋，在麻袋上再覆蓋1層塑料薄膜，四周壓實(shí)，進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)。由于本筏基厚度不大，散熱系數(shù)較小，經(jīng)計(jì)算混凝土內(nèi)表最大溫差小于25℃，但現(xiàn)場(chǎng)仍需儲(chǔ)備適量富余麻袋，以便在發(fā)生氣溫突變時(shí)進(jìn)行加蓋保溫，防止的混凝土表面溫度驟降。 

　　4 溫度監(jiān)測(cè)及分析 

　　4.1 溫度測(cè)試方法 

　�。�1）儀器設(shè)備 

　　混凝土溫度測(cè)試?yán)�用銅電阻隨溫度變化原理，通上一定的電壓，電流隨溫度變化而變化，從而在數(shù)字顯示儀上直接顯示溫度。 

　　儀器設(shè)備：①XMZ數(shù)顯指示儀，最小分度0.1℃，測(cè)量誤差±0.2℃；②溫度傳感器：WZC-cu50銅電阻；③100℃溫度計(jì)，最小分度1℃。 

　�。�2）測(cè)點(diǎn)布置 

　　測(cè)點(diǎn)平面位置按10m×10m，布置在中心位置和上、下表面之內(nèi)100mm位置，共設(shè)三個(gè)測(cè)溫層面。 

　�。�3）測(cè)溫過程 

　　測(cè)溫工作在混凝土覆蓋養(yǎng)護(hù)時(shí)開始進(jìn)行。測(cè)溫頻率為前高后低，澆筑后1d～3d為4h一次，4d～7d為8h一次，8d～15d為12h一次，16d后每24h測(cè)試一次。 

　　4.2 測(cè)溫結(jié)果及分析 

　　將筏基內(nèi)的中層各測(cè)點(diǎn)的測(cè)溫結(jié)果繪成曲線，如圖2所示。由各條曲線整體發(fā)展趨勢(shì)可見：在筏基澆筑完成后，最初2天內(nèi)水泥水化反應(yīng)劇烈，混凝土的內(nèi)部溫度急劇上升，可稱之為“急劇升溫”階段；澆筑完成后的3～8天，由于混凝土內(nèi)部溫度較高，與周圍環(huán)境形成了較大的溫差，導(dǎo)致混凝土向周圍環(huán)境釋放大量熱量，混凝土內(nèi)部溫度下降幅度較大，可稱之為“快速降溫”階段；澆筑完成后的9天后，隨著混凝土自身溫度下降，筏基與周圍環(huán)境之間的溫差逐步縮小，降溫趨于平緩，可稱之為“穩(wěn)步降溫”階段。 

　　急劇升溫階段峰值基本上都出現(xiàn)在混凝土澆筑后的第44～48小時(shí)（即第2天晚上）而不是通常的第3天，分析原因是夏季施工混凝土入模溫度比較高，較之其它季節(jié)施工的混凝土能更早達(dá)到溫度峰值。測(cè)溫實(shí)際結(jié)果與理論計(jì)算基本一致，除中心部位兩測(cè)點(diǎn)峰值略高于計(jì)算值外，其余測(cè)點(diǎn)峰值均小于Tmax，中層測(cè)點(diǎn)和上層測(cè)點(diǎn)溫度達(dá)峰值時(shí)溫差15～23℃。邊緣部位和中心部位溫度變化不盡相同，中心部位到達(dá)最高溫度的時(shí)間較邊緣部位而略有推遲。邊緣部位的混凝土經(jīng)急劇升溫后，達(dá)到的溫度峰值比中心部位的低，各測(cè)溫層面間溫差較小，且峰值持續(xù)時(shí)間短，說明在邊緣部位的散熱性能較好，能夠及時(shí)地將熱量散發(fā)出去，也就是所說的邊界條件不同導(dǎo)致溫差的變化不同。 

　　5 溫度監(jiān)測(cè)對(duì)溫控工作的意義 

　　（1）混凝土早期的溫度場(chǎng)主要受水泥膠凝材料水化放熱的影響。在夏季高溫施工環(huán)境下，通過“雙摻”技術(shù)優(yōu)化混凝土配合比，用粉煤灰取代部分水泥，并使用緩凝減水劑，從而在保持混凝土強(qiáng)度不變的情況下，通過減少用水量、減少水泥用量的方式，減小水泥水化熱產(chǎn)生的熱量，可有效地降低早期混凝土內(nèi)部出現(xiàn)的最高溫度數(shù)值。 

　�。�2）夏季大體積混凝土施工中降低澆筑溫度對(duì)降低內(nèi)部最高溫度具有重要意義。而降低混凝土澆筑溫度關(guān)鍵取決于原材料的冷卻程度。因此，應(yīng)盡量對(duì)原材料中的石子、水和砂進(jìn)行冷卻，對(duì)流態(tài)混凝土在運(yùn)輸及澆筑過程中采取措施避免由于日照產(chǎn)生的溫度倒灌現(xiàn)象。 

　�。�3）本工程在混凝土澆筑完畢后立即蓋上一層塑料薄膜和濕麻袋，其機(jī)理是使混凝土在硬化過程中，內(nèi)部殘余水分在嚴(yán)密覆蓋下不易蒸發(fā)，而將熱量積蓄到混凝土表面，提供混凝土硬化所需的溫度和濕度，有利于強(qiáng)度的增長(zhǎng)，減少因干縮而產(chǎn)生的裂紋。本工程的事實(shí)表明，保溫養(yǎng)護(hù)的效果顯著。 

　�。�3）混凝土內(nèi)部最高溫度的計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)值基本相符，建議在大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)過程中用監(jiān)測(cè)成果指導(dǎo)溫控工作。從實(shí)測(cè)成果來看，夏季高溫季節(jié)施工時(shí)，在溫升階段可減薄保溫層厚度，利于熱量的散發(fā)；在溫降階段應(yīng)對(duì)混凝土進(jìn)行有效的“蓄熱、保溫、濕養(yǎng)”措施。 

　�。�4）在混凝土澆筑早期，利用測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行信息化施工，對(duì)筏基混凝土內(nèi)部的溫度進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，不僅能隨時(shí)掌握混凝土內(nèi)部的溫度情況，而且能真實(shí)地反映混凝土在強(qiáng)度發(fā)展過程中內(nèi)部溫度場(chǎng)的分布狀況和變化規(guī)律，也可為今后類似的筏形基礎(chǔ)大體積混凝土的溫控工作進(jìn)行指導(dǎo)。 

　　參考文獻(xiàn)： 

　　[1]王鐵夢(mèng)著.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制（第一版）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997. 

　　[2]沈倫德.大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制[J].施工技術(shù)，1995（8）：18-191. 

　　[3]楊嗣信主編.高層建筑施工手冊(cè)（第二版）[K].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001. 

　　[4]葉雯，楊永民.大體積混凝土施工溫度監(jiān)測(cè)及其溫度應(yīng)力分析[J].混凝土，2008（9）：104-107.