如何解決大體積砼施工溫度應力問題

陳 浩，金大海，李彥華

（遼寧三盟建筑安裝有限公司，遼寧 錦州 121000）

0 引言

當代建筑規模越來越大，大體積砼施工技術的應用越來越普遍，如何制定可行的大體積砼施工方案及在施工過程中采取有效措施保證大體積砼的施工質量顯得尤為重要。大體積砼由于體積大、水泥用量大、內外溫差大、溫度收縮應力大，很容易導致砼裂縫產生。而做好大體積砼測溫記錄、大體積砼養護，是保證大體積砼施工質量的關鍵因素。

1 工程概況

遼寧醫學院附屬第一醫院門診醫技病房綜合樓，主樓為框架結構（地下室外墻為剪力墻，負一層300mm厚、負二層400mm厚），地下兩層，地上二十二層，平面尺寸114.4m×37.5m，總建筑面積85200m2?；A為鋼筋砼筏板基礎，底板厚度1.70m，砼設計強度等級為C35，抗滲等級P6，要求底板砼連續澆筑，不留施工縫。砼工程量為7300m3，屬于大體積砼（混凝土結構物實體最小尺寸等于或大于1m，或預計會因水泥水化熱引起混凝土內外溫差過大而導致裂縫的混凝土）。該工程砼一次澆注量大，技術難度高，如何防止砼施工中由于水泥的水化熱而引起的裂縫，是施工質量控制的難點、重點。

施工過程中為了減少或防止裂縫的產生，從兩方面進行了控制，一是嚴格控制砼原材料質量，以提高砼本身抗裂能力和抵抗變形能力；二是在施工中采取具體技術措施，避免由于砼內外溫差過大（超過25℃），引起的表面裂縫和收縮裂縫。

2 原材料選用

2.1 水泥品種

由于水泥水化熱是產生溫度應力的主要影響因素，所以，大體積砼所用水泥應采用水化熱低、凝結時間長、后期強度高的水泥，本工程我們選用了42.5粉煤灰硅酸鹽水泥。由于在砼配制時，每立方米砼中水泥用量減少10kg，就可使砼中水泥水化熱溫度降低1℃，因此在進行砼配合比時，保證砼強度、和易性和耐久性的條件下，盡可能減少水泥用量，通常采取在砼配合比中摻入適量的減水劑、膨脹劑和適量的粉煤灰，以替代和減少水泥的用量。

2.2 粗骨料

在通常情況下，碎石與水泥的結合力比卵石要好，因此碎石砼的抗裂性比卵石要高，所以選用粒徑在10mm～30mm 內連續級配的干凈碎石（為避免泵送時堵塞，石子最大粒徑不大于30mm，含泥量不大于1%）作為砼的粗骨料。

2.3 細骨料

當砼用砂的細度模數過大時，拌合物的和易性不易掌握，不利于砼澆搗成型，當砼用砂的細度模數過小時，水泥用量增加，強度明顯下降。所以選用砂要滿足細度模數在2.7～2.9之間的中砂（含泥量不大于2%），通過0.315mm 篩孔的砂基本控制在13%～15%之間，砂率控制在40%～50%之間。

2.4 外加劑

在砼中摻入適量外加劑，可明顯改善砼的和易性，減少用水量和水泥用量，降低水灰比，降低大體積砼的水化熱，縮小砼的內外溫差，避免砼表面產生溫度裂縫，同時提高砼的強度。所以本工程采用了減水緩凝劑UEA 膨脹劑，并摻入了一定比例的粉煤灰，替代水泥，提高砼拌和物的和易性，保證大體積砼澆筑的連續性。

2.4.1 采用60d后期強度配合比，減少水泥用量約20kg。

2.4.2 砼中摻入水泥用量12%的UEA 等量取代水泥，利用其微膨脹作用，補償砼的干縮和冷縮，使其在砼凝結過程中產生自應力，有效抵抗砼的收縮變形，防止砼開裂。

2.4.3 在砼中摻加水泥用量2‰的木質素磺酸鈣減水劑，在不增加用水量的情況下，可增大砼的塌落度，減少用水量，既可減少水化熱溫升值3～4℃，又可延緩砼的初凝時間，有利于連續澆筑作業，同時滯緩了水泥的水化速度，使水化熱緩慢釋放，推遲溫度峰值的到來時間，防止砼開裂。

2.4.4 砼中摻入水泥用量10%～15%的Ⅱ級粉煤灰取代水泥用量（用差量取代法計算），這樣不僅可以提高砼的和易性，還可有效降低水化熱，防止砼干縮裂縫的發生。

2.4.5 做好砼的原材料檢驗，控制骨料粒徑和含泥量，進行配合比優化設計，提高砼的極限抗拉強度。

2.5 配合比設計

砼等級C35，抗滲等級P6，塌落度控制在140mm～160mm范圍內。在砼施工前，應將用于砼拌合的所有粗、細骨料、外加劑委托有資質的實驗室進行試驗，對砼配合比進行試配，并出具施工配比單。在實際施工時，應根據天氣和現場砂、石含水率的變化，及時調整施工配合比中的用水量。

3 組織措施

對砼攪拌設備、輸送設備和振搗設備進行全面的維修和保養，并均保證一用一備，確保砼澆筑的連續性。

3.1 對攪拌砼用的粗細骨料、水泥、外加劑均提前送實驗室進行檢驗，確定好施工配合比，原材料要備用充足并有富余，確保了施工的連續性。

3.2 在砼攪拌站設專人摻入外加劑，做到參量準確。

3.3 施工現場對砼定時檢查，測定砼的塌落度和溫度，砼的入模溫度≥5℃，同時嚴禁砼在施工現場臨時加水。

3.4 砼澆筑連續進行，間歇時間不得超過3.5h，同時已澆筑的砼表面溫度在未被新澆筑的砼覆蓋前不低于2℃。

3.5 設專人負責測溫及養護和管理工作。

3.6 做好現場砼全過程的質量管理，對原材料質量和砼配合比、坍落度、澆筑高度、砼振搗、試塊制作、測溫、養護等進行全面的檢查，作好記錄?；觾仍O專人指揮下料，嚴格控制澆筑厚度及振搗和接茬方法，認真做到分層連續澆筑，防止出現施工縫。設專人查看模板、鋼筋、螺栓、預埋鐵件，隨時檢查，發現有變形、移位現象，立即糾正。實行三班作業（在底板砼澆筑時），嚴格執行交接班制度，砼澆筑完畢，及時進行保溫、保濕。

3.7 嚴格按照施工方案進行施工，按質量標準操作?，F場指揮和值班人員時刻檢查施工質量情況，出現問題及時處理糾正，確保工程質量。

4 技術措施

4.1 控制各原材料的溫度，以保證材料的入模溫度與理論計算基本相近。

4.2 砼內部溫升值計算及測溫點布置。

4.2.1 砼水化熱溫升值按下式計算：

式中，

T（t）為砼澆筑完t 段時間內，砼內部最高溫度值（℃）。

C 為砼中每m3的水泥用量，取C=350kg。

Q 為每kg水泥水化熱量，取Q=335J/kg.

C 為砼的熱比，取c=0.96J/kg.k

p 為砼的質量密度，取p=2400kg/m3。

m 經驗系數，取m=0.3

t 砼澆筑后至計算時的天數。

T0砼的入模溫度，取T0=10℃

將以上各值代入上式，得T（3）=42℃，T（5）=52℃，T（7）=57℃。

4.2.2 根據施工經驗，砼澆筑后3～5 天達到最高溫度值，以后隨著散熱的影響，溫度逐漸降低。根據以上各值，砼內部最高溫度值在45℃～48℃之間。本工程要求不得出現砼的溫度收縮裂縫，這么高的溫度值要求我們必須采取嚴格的溫控措施，控制砼表面與內部的溫度差不超過25℃。監測方法是在基礎底板內埋設溫度測點，平面間距7m（縱、橫），每點設三個測孔（φ20 薄鋼管，底部填實，與底板鋼筋綁扎牢固），分別測量上、中、下及表面四個溫度值，每天8h、16h、24h 三次測溫，連續測量18 天，發現溫度差超過25℃時立即采取降溫或保溫措施。

4.3 砼澆筑方案

4.3.1 本工程基礎底板砼澆筑量為

7300m3，要求一次性澆筑完成。為減小澆筑強度（即每小時澆筑砼量），采用斜面分層澆筑，每層長6m，寬度20m，澆筑面積為120m2，砼初凝時間以3.5h 計，每層澆灌厚度為300～400mm。

4.3.2 砼供應采用五臺ZLJ525CGGB2 砼攪拌運輸車，砼澆筑采用一臺ZL45250GJB2砼輸送泵車，可滿足砼澆筑需求。

4.3.3 砼澆筑采取由東向西，分3條作業線，齊頭并進，斜坡分層，循序前進，一次到頂的澆筑方法。每層澆筑時自下而上進行，澆筑厚度30～40cm，斜坡水平長度6m，在每個澆筑帶的前后2臺振搗棒振搗，并嚴格控制振搗時間、間距和深度。

4.3.4 澆筑時，每隔半小時，采取在砼初凝時間內，對已澆筑的砼進行一次重復振搗，以排除砼因泌水在粗骨料、水平筋下部生成的水分和空隙，提高砼與鋼筋之間的握裹力，增強密實度，提高抗裂性。澆筑成型后，按設計標高用刮杠刮平，在初凝前用木抹子抹平、壓光，已閉合收水裂縫。

4.4 保溫、降溫和測溫

4.4.1 砼在澆筑完后3h 內，在砼上表面先蓋一層塑料薄膜，再蓋草袋兩層，側面掛一層草袋，進行保溫保濕養護。

4.4.2 安排專人進行砼覆蓋養護及測溫工作，測溫記錄及時、準確（測溫管內灌入自來水，不低于20cm）。

4.4.3 根據測溫情況，必要時加蓋草墊或采取其他保溫措施，保證砼的內部與表面溫度之差不超過25℃，日降溫幅度不超過10℃.

4.4.4 當砼內部和表面溫度差小于10℃以后，停止測溫工作。

5 實施效果和經驗

該工程筏板基礎砼按要求一次連續澆筑完成，經建設、設計、監理、施工、質監部門聯合驗收，認為其密實度、完整性、表面平整度完全符合施工驗收規范要求，砼的強度及抗滲性均滿足設計要求，消除了砼表面裂縫，施工技術達到同行業先進水平，為大體積砼施工積累了經驗。實踐證明大體積砼施工，只要方案可靠、方法正確、組織周密，完全可以避免溫度裂縫的產生，從而有效地提高大體積砼的施工質量。

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