黄友为

摘要：随着中国经济的迅猛发展，掀起建设高潮，大体积砼在各类构筑中被广泛应用。高层建筑的箱形基础或筏形基础都有大体积的砼结构，还常有深梁以及转换层、转换大梁，这些结构对砼的施工技术提出了更高的要求，本文结合笔者实践经验，对冬季大体积砼施工方法进行了分析。

关键词：大体积砼裂缝冬季施工防裂温度应力蓄热保温

Abstract: with the rapid development of China's economy, bring about construction upsurge, mass concrete in all kinds of building is widely used. The high-rise building box foundation or raft foundation form all have large volume of concrete structure, still very deep beams and conversion layers, transform girders, the structure of concrete construction technology put forward higher request, the author discusses the practice experience, on the winter mass concrete construction methods are analyzed.

Keywords: mass concrete crack winter construction guards against the crack temperature stress accumulation of heat insulation

中图分类号： TU742 文献标识码：A文章编号：

某工程总建筑面积14万㎡，根据工程进度安排，该基础砼属于冬季大体积砼施工。其中A楼主楼地上29层、地下2层，深基坑砼为C40P8，基坑砼最深处达6.0m，一次性浇筑约2500m3；B楼主楼地上44层、地下2层，深基坑砼为C40P8，基坑砼最深处达6.9m，一次性浇筑约4500m3.本文结合该工程就有关大体积砼浇筑常见的裂缝控制问题进行较深入的研讨。

1.大体积砼温度和温度应力计算

1.1砼内部最高温升值

该温度为基础底板砼内部中心点的温升高峰值，该温升值一般都略小于绝热温升值，一般在砼浇筑后3d左右产生，以后趋于稳定不再升温，并且开始逐步降温。由于砼内部最高温升值为69℃，因此将砼表面的温度控制在44℃左右，这样砼内外温差不会超过规范规定的25℃，表面温度的控制可采取调整保温层的厚度得以实现。

1.2温度应力计算

在砼浇筑后水化热值达到最大时，计算此时由温差和收缩差引起的温度应力。采用425号硅酸盐水泥拌制的砼，在养护温度20℃左右，龄期18d的强度可达到设计强度的85%左右，掺加了JM-3防水剂后，龄期18d的强度可达到设计强度的95%以上。C40砼的抗拉强度设计值为1.71MPa/m㎡，设计强度的95%为1625N/m㎡.

砼表面温度在18～20℃，水化热引起最高温度的天數在浇筑砼后3～5d，所用水泥为425硅酸盐水泥，强度为37%～50%，相当C20强度。如温差控制在：△T=T1-T2=69-44=25℃H（t）=0.35σ1（+）=1.0×10-5×2.246×104×25/2×0.35=0.98<1.1（N/m㎡）符合要求。如温差△T控制在25℃以上如30℃时，H（t）=0.35σ1=1.0×10-5×2.246×104×30/2×S（t）=1.18N/m㎡>1.1Ν/m㎡（承台则会开裂）。

2.产生裂缝的主要原因

2.1水泥水化热

水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5天。

2.2外界气温变化

大体积混凝土在施工阶段，外界气温的变化对防止大体积砼裂缝产生起着很大的影响。砼内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，砼的浇注温度也就会愈高。

2.3砼的收缩

砼在空气中硬结时体积减小的现象称为砼收缩。砼在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时，将在砼中产生拉应力，使得砼开裂。引起砼的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是砼内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。

3.大体积砼冬季施工准备工作

3.1材料选择

3.1.1由于在大体积砼结构中涉及的配筋较密且多，因此为了确保砼的紧密填充，应加强石子中最大粒径及其粗细集料级配，如果石子的粒径过大，石子就可能卡在钢筋中，而砂浆的收缩度大于砼的收缩度，拆模后就很可能在钢筋下方造成裂缝。另外，应严格控制砂石料的含泥量，若超过规定，会降低大体积砼的抗拉力并增加砼的收缩力，这种情况下就极易产生裂缝，影响工程质量。

3.1.2在大体积砼的施工过程中，对水泥的选择也十分重要。不同品牌、类型的水泥其组织各不相同，因此配置出的砼的性能也不尽相同，一般大体积砼工程在浇筑初期发生开裂的最重要原因就是由于砼内部温度升高与收缩而造成的。通过对大体积砼的选材及配合比的控制，在大体积砼结构中加入外加剂，尽量减少水泥和水的用量，以减少水化热现象引起的收缩变形。普通的硅酸盐水泥虽然其早期的强度高但是水化热反应大；矿渣水泥相比普通水泥的热度低，但是它的干缩和渗水现象严重，而且后期会产生硬度收缩；火山灰水泥在后期的收缩程度较大，而且经济代价较大。通过平衡选择，一般粉煤灰水泥，可降低裂缝出现的频率，同时添加LN-800N与膨胀剂HEA，在一定程度上降低了水灰比以及水灰量，有效控制了水化热，同时对大体积砼起到补偿收缩的目的，有效防控了裂缝的产生，提高工程质量。

3.2现场准备工作

3.2.1基础承台钢筋及柱、墙插筋应分段尽快施工完毕，并进行隐蔽工程验收。

3.2.2将基础底板上表面标高抄测在柱、墙钢筋上，并作明显标记，供浇筑砼时采用。

3.2.3浇筑砼时预埋的测温管及保温所需的塑料薄膜、草袋应提前准备好。

3.2.4管理人员、施工人员、后勤人员、测温人员、保温人员等昼夜排班，坚守岗位，各负其责，保证砼连续浇筑的顺利进行。

4.大体积砼冬季施工措施

4.1砼浇筑

4.1.1砼采用商品砼，用砼输送泵将砼泵送到浇筑地点，需采用一台汽车泵与3台固定泵。

4.1.2砼浇筑时应采用“分区定点、一个坡度、循序推进、一次到顶”的浇筑工艺，划定浇筑区域，每台泵车负责本区域的砼浇筑，浇筑时先在一个部位进行，直至达到设计标高，砼形成扇形向前流动，然后在其坡面上继续浇筑，循序推进。这种浇筑方法能较好地适应泵送工艺，使每车砼均浇筑在前一车砼形成的坡面上，确保每层砼之间的浇筑间歇不超过规定的时间，同时可解决频繁移动泵车的问题，也便于浇筑完的部位进行覆盖保温。

4.1.3砼浇筑应连续进行，间歇时间不得超过3.5h，过时仍不能继续浇筑时，需采取应急措施，即在已浇筑的砼面上插&12短钢筋，长度1m，间距500mm，呈梅花状布置，同时将砼表面用塑料薄膜或草袋覆盖保温，以保证砼表面不受冻。

4.1.4由于砼坍落度比较大，会在表层钢筋下部产生水分，或在表层钢筋的上部产生细小裂缝。为了防止出现这种裂缝，在砼初凝前采取二次抹面压实措施。

4.2砼测温

4.2.1基础底板砼浇筑时应设专人配合预埋测温，测温热电偶分别埋置在不同的部位。

4.2.2测温工作应连续进行，每4h测一次，持续测温18d及砼强度达到设计强度的要求，并经技术部门同意后方可停止测温。

4.2.3测温时发现砼内部最高温度与表面温度之差达到25℃或温度异常时，应及时采取应对措施。

4.3砼养护

4.3.1砼浇筑及二次抹面压实后应立即覆盖保温，经计算得出先在砼表面覆盖一层塑料薄膜，然后在上面覆盖四层草袋内含二层塑料薄膜，顶上再盖一层塑料薄膜。

4.3.2新浇筑的砼水化速度比较快，盖上塑料薄膜后进行保湿养护，防止砼表面因脱水而产生干缩裂缝，同时可避免草袋因吸水受潮降低保温性能。

4.3.3柱、墙插筋及后浇带部位是保温的难点，要特别注意盖严，防止造成温差较大或局部受冻。

4.4蓄热保温、控制内外温差

砼浇筑完成后（终凝前）应对砼进行蓄热保温， 控制砼表面温度，控制降温速率，减少温度梯度（温度梯度控制按JBJ224-91规程规定，砼浇灌承台的降温速度不宜大于1.5℃/d，因砼总体降温缓慢，可充分发挥砼徐变特性降低温度应力），使砼内外温差控制在25℃以內。为达到此目的要及时对砼温度进行测量，随时测量内外温差，以调整覆盖保温材料厚度，当内外温差小于25℃时，可逐步撤除保温层。

4.4.1覆盖保温材料厚度计算

d=0.5Hλ1（Ta-Tb）K/λ2（Tmax-Ta）

d—保温层厚度；H—砼承台厚度（m）

λ1—保温材料导热系数（W/HK），草袋取0.055

λ2—砼导热系数（W/HK），取2.5；Tmax-砼最高温度

Ta—砼表面温度；Tb—大气温度（可按平均气温取值）

K—传导系数修正值，取1.0

d=0.5×6.9×0.055×（44-5）×1.0/2.5×（69-44）=0.08（m）

所以应采用四层塑料薄膜和四层草袋覆盖养护。

4.4.2蓄热保温时间计算

按砼最高温度69℃计算，砼浇筑后半个月内以日平均温度5℃计算，拆除保温层时间以砼承台中心温度与外界温差小于25℃为标准，则承台中心最高温度应降到25+5=30℃以内。最高温度降温数为69-30=39℃，按日平均降温1.5℃计算，则需要39/1.5=26d，故保温时间不得少于26d，具体应以实测温度计算温差决定。

鉴于本工程为150m超高层结构，承台体积大，仅基础大体积砼的工程造价约为700万元左右，又值冬季施工，建设、设计、监理、施工等单位对温控方案十分重视，经过技术可行性方案比较，最后决定选用覆盖蓄热保温法，基本上达到温控目标。

■综上所述，虽然大体积砼很容易产生裂缝，但是大量的科学研究以及成功的工程实例都表明，只要我们在设计中做好温度应力等各方面计算，配合施工工艺和材料选择以及后期的养护过程，还是完全可以避免危害结构的裂缝的产生。

【参考文献】

［1］孟昭光，李智慧，闫海义，吴云霞。冬季混凝土浇筑的热工计算[J]．东北水利水电， 1998， （05）。

［2］迟培云，杨旭，李金波。大体积混凝土的冬季冷法施工技术[J]．低温建筑技术， 2000， （03）。

［3］张瑞文。高层建筑基础筏板大体积砼施工裂缝控制[J].科技资讯，2010， （28）。