摘要：廈門(mén)交通樞紐控制中心地下室底板為大體積混凝土構(gòu)件，結(jié)構(gòu)最小尺寸達(dá)2500㎜，局部達(dá)5000㎜，體積大。施工中主要采取合理的配合比、預(yù)埋冷卻水管和養(yǎng)護(hù)控制等措施減小溫度應(yīng)力，控制混凝土有害裂縫產(chǎn)生。
　　關(guān)鍵詞：大體積混凝土；溫度裂縫控制；施工措施；經(jīng)驗(yàn)探析
　　廈門(mén)交通樞紐控制中心位于廈門(mén)第一碼頭附近，為廈門(mén)沿海建筑，目前尚在建。建筑物總建筑面積為46166㎡，地上部分37000㎡，地下部分8700㎡。地上共28層，其中裙樓5層，地下2層。基礎(chǔ)形式為沉管灌注樁，樁基與主體地下室之間為大體積混凝土底板。底板面積1393.64㎡，長(zhǎng)43.825米，寬31.8米，厚度平均為2500mm，在電梯地坑周邊，局部混凝土厚度達(dá)5000mm。混凝土體積達(dá)3800m³。
　　根據(jù)《JGJ55-2000普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》上，大體積混凝土定義為：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸等于或大于1m，或預(yù)計(jì)會(huì)因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大而導(dǎo)致裂縫的混凝土。本工程底板滿(mǎn)足以上兩個(gè)條件可判定其為大體積混凝土構(gòu)件。
　　大體積混凝土產(chǎn)生裂縫，以溫度應(yīng)力的影響為主，主要有4個(gè)方面的影響：○1水泥水化熱影響○2外界氣溫變化的影響○3大體積混凝土構(gòu)件約束條件的影響○4混凝土本身水分蒸發(fā)損失而收縮的影響
　　廈門(mén)交通樞紐控制中心底板的施工針對(duì)以上幾個(gè)方面采取措施，減少和降低其影響，從而控制大體積混凝土底板裂縫的產(chǎn)生，達(dá)到結(jié)構(gòu)的安全。
　　1減少水泥水化熱影響的措施
　　1.1合理的配合比
　　水泥水化熱是大體積混凝土主要的溫升因素，其引起的絕熱溫升與水泥用量和品種有關(guān)，研究表明降低水泥用量和合理的摻加劑對(duì)降低水泥水化熱的影響作用是很有效的，合理的配合比是降低水泥水化熱的主動(dòng)措施。
　　廈門(mén)交通樞紐控制中心大體積混凝土底板強(qiáng)度等級(jí)為C40P8（60天達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度），配合比如下：
　　配合比 水泥 水 砂 碎石 粉煤灰 減水劑 防水劑
　　品種 建福P.042.5 自來(lái)水 九龍江中沙 5-31.5mm 后石一級(jí) 西卡3310C 瑞州RZ-HEA
　　每方用量 292 162 709 1064 97 3.0 32.4
　　以上的配合比現(xiàn)場(chǎng)的坍落度為120±30mm，初凝時(shí)間>8小時(shí)。該工程地下二層頂板梁板（非大體積混凝土構(gòu)件，強(qiáng)度C40）混凝土配合比如下
　　配合比 水泥 水 砂 碎石 粉煤灰 減水劑 防水劑
　　品種 建福P.042.5 自來(lái)水 九龍江中沙 5-31.5mm 后石一級(jí) FS—R 
　　每方用量 334 161 763 1022 50 8.45 
　　對(duì)比非大體積混凝土構(gòu)件的配合比，可以看出同樣的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，底板的水泥用量是減少了，粉煤灰摻加量達(dá)到地下防水混凝土技術(shù)規(guī)范中取代水泥最大限量20%，這樣的配合比降低了水泥水化熱的絕熱溫升。
　　1.2預(yù)埋冷卻水管
　　該大體積混凝土澆注時(shí)間為5月中旬，室外氣溫白天與夜間相差約10°C，為降低大體積混凝土內(nèi)部與表面的溫差，在溫差超過(guò)控制值（25°C）時(shí)，及時(shí)將內(nèi)部熱量排出，采用在混凝土底板內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管的措施。冷卻水管采用壁薄無(wú)縫的KBG管，直徑50㎜，共5路，3路進(jìn)水為自來(lái)水，2路進(jìn)水為地下水，通水后可將混凝土內(nèi)部熱量排出，及時(shí)降低混凝土內(nèi)部的溫度，如圖示：
　　
　　從溫度監(jiān)測(cè)可看出，這種措施相當(dāng)有效，當(dāng)內(nèi)部溫度升高過(guò)快時(shí)，注入冷水，混凝土內(nèi)部溫度下降還是比較明顯的。當(dāng)工程底板混凝土達(dá)到60天強(qiáng)度后，該冷卻水管應(yīng)采用同標(biāo)號(hào)高壓注漿封閉。
　　1.3合理的施工順序
　　混凝土采取自然流淌斜面自動(dòng)分層循環(huán)澆注的方法，從短邊開(kāi)始，混凝土每層澆注控制在300㎜～500㎜，便于振搗密實(shí)及混凝土自然散熱，降低了溫升梯度。
　　2減少外界氣溫變化影響的措施
　　大體積混凝土在施工階段，外界氣溫變化的影響大。外界氣溫愈高，混凝土入模溫度也愈高；外界氣溫下降，又增加混凝土表面的降溫幅度，特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加大體積混凝土內(nèi)部與表面的溫度差，造成更大的溫度應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫。本工程大體積混凝土施工時(shí)，室外溫度在28°C～33°C之間，采取如下措施降低外界氣溫變化的影響。
　　2.1降低混凝土入模溫度
　　商品砼供應(yīng)公司采取了○1冰塊降低攪拌水溫度，使水溫降至5°C以下○2噴水和冰敷降低碎石溫度○3冷水沖洗混凝土攪拌車(chē)、攪拌機(jī)等有效降溫措施。
　　2.2溫水養(yǎng)護(hù)
　　利用冷卻水管流出的溫水澆灌混凝土表面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，當(dāng)外界溫度下降時(shí)，保持混凝土表面溫度，防止因混凝土收縮而產(chǎn)生表面裂縫。
　　2.3在混凝土表面上覆蓋薄膜、麻袋，隔絕和保持混凝土表面的溫度，使其不至于下降過(guò)快。
　　3 降低大體積混凝土構(gòu)件約束條件影響的措施
　　混凝土構(gòu)件約束條件可分為兩類(lèi)，即外約束和內(nèi)約束。內(nèi)約束與溫差的大小有關(guān)。隨著混凝土強(qiáng)度的增加，彈性模量的增大，混凝土各個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的相互約束也在增大，即內(nèi)約束增大了。此時(shí)，若混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大，內(nèi)部進(jìn)行著熱漲，外部卻在收縮，變形差異過(guò)大，便會(huì)導(dǎo)致收縮的表面出現(xiàn)裂縫，當(dāng)內(nèi)部發(fā)生收縮，又可能產(chǎn)生貫通裂縫。
　　對(duì)于此問(wèn)題可采取配合比雙摻的措施，配合比設(shè)計(jì)時(shí)在允許的范圍內(nèi)加入大量的粉煤灰和適量的緩凝減水劑，延緩了混凝土的初凝時(shí)間（初凝時(shí)間＞8小時(shí)），延緩了彈性模量的增長(zhǎng)，降低短時(shí)間內(nèi)混凝土內(nèi)約束力的增長(zhǎng)，降低了混凝土早期裂縫的產(chǎn)生幾率。
　　4凝土本身水分蒸發(fā)損失而收縮的措施
　　混凝土中80%的水份要蒸發(fā)，約20%的水分是水泥水化所必須的。若這20%的水分再蒸發(fā)，這不僅混凝土強(qiáng)度降低，而且容易引起混凝土的體積干縮，而隨著齡期發(fā)展混凝土固結(jié)，混凝土各質(zhì)點(diǎn)間約束愈大，這樣的體積干縮會(huì)引起混凝土拉應(yīng)力增大，從而使內(nèi)部混凝土產(chǎn)生裂縫。研究表明，混凝土收縮引起的當(dāng)量溫差應(yīng)力占混凝土溫差應(yīng)力值30%以上。因此保持水泥水化所必須的水分是很關(guān)鍵的，這除了養(yǎng)護(hù)上的加強(qiáng)外，降低混凝土本身的溫度同樣重要。本工程采取如下措施：
　　4.1水養(yǎng)護(hù)
　　為防止水分風(fēng)干和自然蒸發(fā)，采用草袋覆蓋表面；利用冷卻水管排出的溫水澆淋，并覆蓋薄膜以保持水分。
　　4.2埋冷卻水管排熱
　　即通過(guò)冷卻水管的降溫，混凝土內(nèi)部的溫度不會(huì)太高，也使得混凝土內(nèi)部的水分不至于通過(guò)混凝土的孔隙蒸發(fā)損失太多。
　　4.3表面處理
　　在澆筑混凝土2～5小時(shí)后，按標(biāo)高用長(zhǎng)刮尺刮平，然后用滾筒反復(fù)滾壓、木搓板反復(fù)搓壓，使其表面密實(shí)，在混凝土初凝前再用鐵搓板壓光，這樣可較好地控制混凝土表面龜裂，減少混凝土表面的水分的散發(fā)，封閉表面的孔隙亦可減少混凝土內(nèi)部水分的散發(fā)。
　　此外，為了及時(shí)準(zhǔn)確地采集到大體積混凝土底板內(nèi)外部溫度變化情況，以便采取措施降低溫升梯度，控制裂縫的產(chǎn)生。本工程委托×××研究所進(jìn)行大體積混凝土12天不間斷溫度檢測(cè)。在大體積混凝土底板范圍內(nèi)均勻埋設(shè)12根測(cè)桿，在2.5米厚區(qū)域埋設(shè)10根，5米厚區(qū)域埋設(shè)2根，每根測(cè)桿沿底板厚度均勻設(shè)置5個(gè)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)在混凝土外部（表面附近）設(shè)置環(huán)境溫度、保溫層溫度等輔助測(cè)點(diǎn)5個(gè)，合計(jì)65個(gè)工作測(cè)點(diǎn)。另設(shè)65個(gè)備有測(cè)點(diǎn)。每個(gè)測(cè)點(diǎn)通過(guò)專(zhuān)用電纜與溫度數(shù)據(jù)采集儀相連接，每天24小時(shí)不間斷采集溫度數(shù)據(jù)，每小時(shí)打印一份報(bào)表提供現(xiàn)場(chǎng)工程師分析。
　　從溫度監(jiān)測(cè)情況，混凝土開(kāi)始澆筑后12個(gè)小時(shí)，混凝土內(nèi)部局部溫度已經(jīng)達(dá)到46.2°C，表面溫度為21.1°C，⊿T＞25°C，此時(shí)為夜間，室外溫度為20.6°C；澆筑后24小時(shí)，混凝土內(nèi)部局部溫度已經(jīng)達(dá)到61.9°C，此時(shí)室外溫度為26.1°C，表面溫度為33.3°C；澆筑后36小時(shí)，大面積的⊿T達(dá)到20°C以上。可見(jiàn)水泥水化熱造成的溫升是非常大的。
　　5結(jié)論與改進(jìn)措施
　　5.1結(jié)論
　　從本工程施工實(shí)例可以得出這樣的結(jié)論:大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因是多方面的，而溫度影響是主要的一個(gè)方面。溫度—溫度應(yīng)力控制主要是對(duì)水泥水化熱的控制，其他方面的影響也不可忽視。施工采取的措施主要是1、深化混凝土配合比設(shè)計(jì)2、
　　合理的施工順序3、預(yù)埋冷卻水管排熱4、加強(qiáng)后期養(yǎng)護(hù)5、溫度監(jiān)控到位。從本工程施工后的效果上看，溫度控制基本處于受控狀態(tài)，混凝土表面無(wú)有害的裂縫產(chǎn)生。本工程大體積混凝土施工措施可以作為廈門(mén)地區(qū)大體積混凝土施工參考。
　　5.2改進(jìn)措施
　　（1）溫度監(jiān)測(cè)過(guò)程中，除打印出各個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度采集數(shù)據(jù)，還應(yīng)該根據(jù)采集的數(shù)據(jù)繪制出不同截面不同深度的溫度變化曲線，更直觀體現(xiàn)出溫度的變化提供給現(xiàn)場(chǎng)的工程師，現(xiàn)場(chǎng)的工程師可以更快捷地判斷混凝土溫度變化發(fā)展趨勢(shì)，并預(yù)先采取措施控制。舉例說(shuō)明，DHL三個(gè)測(cè)點(diǎn)連成的截面不同深度的平均溫度6個(gè)小時(shí)內(nèi)溫度變化曲線：
　　
　　
　　8:00 9:00 10:00 11：00 12：00 13：00
　　室外氣溫（°C） 24.0 29.3 29.5 31.3 30.0 26.8
　　砼表面溫度（°C） 24.26 26.03 26.06 32.67 32.23 34.27
　　砼中部溫度（°C） 50.3 52.26 52.76 53.8 54.8 56.5
　　砼底部溫度（°C） 45.6 46.46 46.6 47.1 47.57 28.43
　　
　　（2）本工程大體積混凝土底板施工方案及監(jiān)理提出的改進(jìn)措施中，主要在控制溫度差上做方案，即僅憑經(jīng)驗(yàn)控制溫度差低于25°C。但從現(xiàn)在的研究成果中，這樣的經(jīng)驗(yàn)控制仍然不足，應(yīng)該通過(guò)科學(xué)的計(jì)算，更深入地采取“溫差—溫度應(yīng)力”雙控制的方法，即進(jìn)行必要的試驗(yàn)研究得出相關(guān)數(shù)據(jù)，采取更合理的溫度應(yīng)力控制才能更有效地避免結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)溫度裂縫。
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