筏形基础混凝土测温及温度裂缝控制实践

【关键词】筏形基础；大体积混凝土；测温；温度裂缝 

　　1 工程概况 

　　某商住楼建筑主体塔楼采用筏形基础，在夏季高温的环境下进行施工。筏基底板长36.2m，宽23.1m，面积为837m2，板厚1.2m。混凝土为泵送商品混凝土，强度等级C35、抗渗等级S8。筏基单体混凝土浇筑量超过1000m3，已属《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）中规定的大体积混凝土结构施工范围。 

　　所谓大体积混凝土结构[1]，是指整个结构尺寸已经大到必须采取相应技术措施，来妥善处理温度差值、合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。由于大体积混凝土结构的截面尺寸较大，由外荷载引起裂缝的可能性很小，但由于水泥在水化反应中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，会产生较大的温度应力和收缩应力，这将成为大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。根据国内外的调查资料，工程实践中的结构物的裂缝，属于变形变化（温度、湿度、地基变形）引起的占80%以上，属于荷载引起的约占20%[2]。因此，大体积混凝土经常出现的问题，不是力学上的结构强度不足，而是控制混凝土内外温差、温度变形（应力）引起的裂缝，从而提高混凝土抗渗、抗裂、抗侵蚀性能，以提高建筑结构的耐久年限为主要目标。 

　　3 温度裂缝控制措施 

　　（1）混凝土原材料选择。首先，选用中低水化热的普通硅酸盐水泥，控制单位体积水泥用量，掺入10%粉煤灰取代部分水泥，同时掺入微膨胀剂和缓凝减水泵送剂，减少拌和用水10%左右，相应也减少了水泥用量，降低了混凝土水化热。 

　　（2）混凝土入模温度控制。降低入模温度一方面能降低混凝土中的最高温升，另一方面也能影响到新老混凝土间的温差。对于骨料用隔热材料覆盖，避免阳光曝晒。拌和水使用加冰屑的自来水，使水温度不高于5℃。由于夏季气候炎热，为避免气温过高影响到混凝土灌车中混凝土的温度，选择避开日高温期进行浇筑，开盘时间选择在下午5点～6点左右。同时合理选择运输路线，缩短罐车运输时间。经多种措施，混凝土入模温度得到明显控制，经现场监测，平均28.5℃。 

　　（3）合理布置浇注方案。考虑到本筏形基础混凝土面积较大但厚度不大的特点，采用斜面浇注方法分层分段踏步式推进。根据混凝土泵送时自然形成的流淌坡度，沿坡度布置2道振捣棒：第1道在混凝土卸料处，负责出管混凝土振捣密实；第2道布置在斜面中下部，确保中下部混凝土密实。振捣时振捣棒直上直下，快插慢拔，插点均匀，插点间距控制在50cm以内，防止离析和漏振。针对墙柱插筋根部及钢筋密集部位采取二次振捣，确保混凝土密实。 

　　（4）表面处理。混凝土浇筑后，用平板振捣器振捣，使其表面收水沉实，长木尺配合抹平。终凝前用铁抹子进行二次抹面，闭合表面裂纹，然后再进行覆盖养护。 

　　（5）合理的养护措施。因天气炎热，混凝土浇筑完后立即盖上塑料薄膜，防止混凝土失水。二次抹面后在混凝土表面先盖1层浸湿麻袋，在麻袋上再覆盖1层塑料薄膜，四周压实，进行保温保湿养护。由于本筏基厚度不大，散热系数较小，经计算混凝土内表最大温差小于25℃，但现场仍需储备适量富余麻袋，以便在发生气温突变时进行加盖保温，防止的混凝土表面温度骤降。 

　　4 温度监测及分析 

　　4.1 温度测试方法 

　　（1）仪器设备 

　　混凝土温度测试利用铜电阻随温度变化原理，通上一定的电压，电流随温度变化而变化，从而在数字显示仪上直接显示温度。 

　　仪器设备：①XMZ数显指示仪，最小分度0.1℃，测量误差±0.2℃；②温度传感器：WZC-cu50铜电阻；③100℃温度计，最小分度1℃。 

　　（2）测点布置 

　　测点平面位置按10m×10m，布置在中心位置和上、下表面之内100mm位置，共设三个测温层面。 

　　（3）测温过程 

　　测温工作在混凝土覆盖养护时开始进行。测温频率为前高后低，浇筑后1d～3d为4h一次，4d～7d为8h一次，8d～15d为12h一次，16d后每24h测试一次。 

　　4.2 测温结果及分析 

　　将筏基内的中层各测点的测温结果绘成曲线，如图2所示。由各条曲线整体发展趋势可见：在筏基浇筑完成后，最初2天内水泥水化反应剧烈，混凝土的内部温度急剧上升，可称之为“急剧升温”阶段；浇筑完成后的3～8天，由于混凝土内部温度较高，与周围环境形成了较大的温差，导致混凝土向周围环境释放大量热量，混凝土内部温度下降幅度较大，可称之为“快速降温”阶段；浇筑完成后的9天后，随着混凝土自身温度下降，筏基与周围环境之间的温差逐步缩小，降温趋于平缓，可称之为“稳步降温”阶段。 

　　急剧升温阶段峰值基本上都出现在混凝土浇筑后的第44～48小时（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温度比较高，较之其它季节施工的混凝土能更早达到温度峰值。测温实际结果与理论计算基本一致，除中心部位两测点峰值略高于计算值外，其余测点峰值均小于Tmax，中层测点和上层测点温度达峰值时温差15～23℃。边缘部位和中心部位温度变化不尽相同，中心部位到达最高温度的时间较边缘部位而略有推迟。边缘部位的混凝土经急剧升温后，达到的温度峰值比中心部位的低，各测温层面间温差较小，且峰值持续时间短，说明在边缘部位的散热性能较好，能够及时地将热量散发出去，也就是所说的边界条件不同导致温差的变化不同。 

　　5 温度监测对温控工作的意义 

　　（1）混凝土早期的温度场主要受水泥胶凝材料水化放热的影响。在夏季高温施工环境下，通过“双掺”技术优化混凝土配合比，用粉煤灰取代部分水泥，并使用缓凝减水剂，从而在保持混凝土强度不变的情况下，通过减少用水量、减少水泥用量的方式，减小水泥水化热产生的热量，可有效地降低早期混凝土内部出现的最高温度数值。 

　　（2）夏季大体积混凝土施工中降低浇筑温度对降低内部最高温度具有重要意义。而降低混凝土浇筑温度关键取决于原材料的冷却程度。因此，应尽量对原材料中的石子、水和砂进行冷却，对流态混凝土在运输及浇筑过程中采取措施避免由于日照产生的温度倒灌现象。 

　　（3）本工程在混凝土浇筑完毕后立即盖上一层塑料薄膜和湿麻袋，其机理是使混凝土在硬化过程中，内部残余水分在严密覆盖下不易蒸发，而将热量积蓄到混凝土表面，提供混凝土硬化所需的温度和湿度，有利于强度的增长，减少因干缩而产生的裂纹。本工程的事实表明，保温养护的效果显著。 

　　（3）混凝土内部最高温度的计算结果和实测值基本相符，建议在大体积混凝土的养护过程中用监测成果指导温控工作。从实测成果来看，夏季高温季节施工时，在温升阶段可减薄保温层厚度，利于热量的散发；在温降阶段应对混凝土进行有效的“蓄热、保温、湿养”措施。 

　　（4）在混凝土浇筑早期，利用测温技术进行信息化施工，对筏基混凝土内部的温度进行跟踪监测，不仅能随时掌握混凝土内部的温度情况，而且能真实地反映混凝土在强度发展过程中内部温度场的分布状况和变化规律，也可为今后类似的筏形基础大体积混凝土的温控工作进行指导。 

　　参考文献： 

　　[1]王铁梦著.工程结构裂缝控制（第一版）[M].北京：中国建筑工业出版社，1997. 

　　[2]沈伦德.大体积混凝土结构裂缝控制[J].施工技术，1995（8）：18-191. 

　　[3]杨嗣信主编.高层建筑施工手册（第二版）[K].北京：中国建筑工业出版社，2001. 

　　[4]叶雯，杨永民.大体积混凝土施工温度监测及其温度应力分析[J].混凝土，2008（9）：104-107.