书书书第 22 卷第 4 期2006 年 8 月结 构 工 程 师Structural EngineersVol. 22，No. 4Aug. 2006大体积混凝土温度裂缝在实际工程中的控制技术薛礼兵1 王旭峰2（1. 江苏省建工集团有限公司上海分公司， 上海 200434； 2. 同济大学， 上海 200092）提 要 大体积混凝土的裂缝控制是一项较复杂的课题， 理论与实践经常存在一定的偏差。大体积混凝土体积庞大， 混凝土浇筑后释放大量水化热， 由于体积较大， 聚集在混凝土内部的热量不易散发， 混凝土内部温度较高， 造成混凝土内外温差较大。由于约束的影响， 在混凝土的升降温过程中会引起混凝土内部温度应力剧烈变化而导致混凝土结构产生有害裂缝， 施工难度较大。结合某大体积混凝土施工实例， 介绍了有关大体积混凝土的裂缝控制技术， 希望对类似工程提供一定参考经验。关键词 大体积混凝土，温度监控，信息化施工Technique for Controlling of Temperature Cracksin Massive Concrete of a Practical ProjectXUE Libing1 WANG Xufeng2（1. Jiangsu Construction Engineering Group Co. ， Ltd. ，Shanghai 200434； 2. Tongji University， Shanghai 200092）Abstract The control of cracks in massive concrete is very complex because a certain distance exists betweentheory and practice. The dimension of the massive concrete is very huge. After the concrete is poured， a greatdeal of cement heat of hydration is given of. The heat quantity congregated in the concrete can not emit easilybecause of the huge dimension and the rapid rise in the temperature inside massive concrete. So the tempera-ture diference between internal and external concrete is very great. In the course of the rise and drop of thetemperature， the temperature stress inside concrete changes greatly because of the restriction， which induces thedeleterious crack to come into being and the construction of the mass concrete to be difficult. This article incor-porates with an example of massive concrete construction， studies the technique for controlling of temperaturecracks in massive concrete. Based the result， some experiences are given for similar projects.Keywords massive concrete，temperature monitoring，informative construction1 绪 论随着我国经济实力和综合国力的不断提高，以及我国不断加大对基础设施的投入力度， 我国的大型、 特大型工程日益增多， 随之而来的大体积混凝土工程也越来越多。通过大量的工程实践调查发现， 大体积混凝土在施工期间出现的裂缝数量及危害程度都要远远大于结构使用期间出现的裂缝， 因此， 如何控制和防止大体积混凝土产生的温度裂缝， 日益显得重要， 成为近年来研究的重点。大体积混凝土施工期间的裂缝主要是温度裂缝， 对温度裂缝的控制以前较多采取单一化控制，即主要由施工单位单方面采取温控方案进行控制。为了防止温度裂缝的产生或把裂缝控制在某个界限内， 进行温度控制的内容一般有两类： 一是为了防止表面裂缝而控制内外温差和表面温度陡降； 二是为防止结构内部出现裂缝或贯穿裂缝而控制内部温差。这些温差的控制涉及到混凝土的浇筑温度、 水泥水化热温升、 混凝土表面温度和内部最低温度等的控制。本文仅就某高层工程实践中的一些问题作一定的分析探讨。2 工程实例2. 1 工程概况某住宅小区工程建筑面积达74716m2， 包括3幢高 层 住 宅，一 号 楼 23523. 47m2、二 号 楼30458. 50 m2、 三号楼 11495. 80 m2， 所有单体共用一个地下室， 地下室面积达 9851m2， 基础底板厚达 1. 8m， 外缘局部为 1. 2m， 属大体积混凝土。采用 “抗放兼施” 的设计措施， 考虑到基础底板面积较大， 为了减小温度应力， 施工时将底板通过留设1m 宽后浇带将整个底板分成四个部分， 后期再浇筑后浇带形成一个整体。混凝土设计强度等级C35， 抗渗等级 s8。加强带混凝土强度等级 C40，为掺 14% 15%UEA 混凝土， 抗渗等级 s8。剪力墙混凝土强度等级 C50， 抗渗等级 s8。2. 2 施工部署参见图 1 图 3。图 1 混凝土泵、 泵管平面布置图图 2 基础底板后浇带构造图图 3 施工现场照片3 温度裂缝控制的技术在高层建筑基础底板大体积混凝土浇灌前，需进行混凝土温度裂缝控制计算， 即混凝土内外温差计算和温度应力计算及抗裂安全度的验算，目的是在施工期间有针对性地采取有效的、 经济合理的混凝土温度裂缝控制技术措施 （以下简称“温控措施” ） ， 防止混凝土出现温度裂缝。温控措施应根据施工条件、 结构设计、 施工方案、 工程经验等因素综合考虑， 选用针对性强、 有效的、 实用的、 经济合理的温控措施， 并通过混凝土温度裂缝控制计算加以确定。混凝土温度裂缝控制的技术关键是控制混凝土的内外温差， 也就是合理处理水泥水化热。采取温控措施主要从 3 方面考虑： 混凝土组成材料的选择及其配合比； 混凝土浇筑中的施工措施， 浇筑后的保湿保温养护措施。本文正是结合以上 3 点阐述在大体积混凝土施工中， 通过从选料、 配比、 拌制到入模浇筑的温度控制， 减少引起混凝土内部温升的因素， 降低混凝土中心温度峰值； 在混凝土浇筑完毕后立即保温养护， 掌握混凝土温度变化情况。3. 1 材料准备（1） 商品混凝土选择： 要浇筑混凝土共 4 种。表 1泵送混凝土参数表序号混凝土强度等级部 位抗渗等级（MPa）是否泵送方量（m3）备 注1C35#1，#2 承台0. 8是4300-2C35#3 承台0. 8否900-3C40加强带0. 8否180掺 14% 15%UEA4C50剪力墙反口0. 8否80-注： 加强带混凝土采用掺 UEA 膨胀剂 （掺量为水泥用量14% 15% ） 和缓凝型高效减水剂的双掺补偿收缩混凝土。因本工程属大体积混凝土， 对混凝土温升较敏感， 各种原材料初始温度必须得到有效控制， 故78工程施工 结构工程师第 22 卷第 4 期使用矿渣硅酸盐水泥， 适量渗入粉煤灰和外加剂，要求建材公司对砂、 石、 水泥、 外加剂等原材料的质量予以保证， 砂以中粗砂为主， 含泥量不大于3%； 石子为 5 25 mm 粒径， 含泥量不大于 1%。水泥严禁随出厂随用， 必须在水泥厂存放 15d 以上， 在搅拌站存放也应控制， 具体存放时间可根据测温决定， 但一般应在一周以上。各种材料搅拌前初始温度均应控制在日平均气温以下。（2） 绝热温升计算内部绝热温升：Tn=mcQcp+mf50Q 取 375 Kj/ kg， p = 2360 kg/ m3，c 取 0. 97Kj/ （kgk）混凝土内部温度：Tmax= Tj+ T （） Tj取 30温差计算见表 2。表 2 采用一层薄膜、 一层草袋养护温度变化表混凝土浇注龄期 （d）混凝土内部最高温度 （）混凝土表面温度 （）最大温差（）362.238.723.5661.238.422.8959.337.921.41255.436.818.61550.235.215.0注： 如经测温仍有大于 23温差 （最高不超过 25） ， 则采用增盖一层薄膜的措施。草包覆盖时间不少于十天， 当混凝土降温到内外温差小于25时， 可除去保温层。3. 2 施工措施（1） 细部处理如： 对钢格构柱处理： 钢筋绑扎前钢格构柱除锈， 清理内部积土， 焊接止水板； 对积水处理及垫层堵漏： 东、 西集水坑及中间电梯井凹坑处积水用三台虹吸泵抽出。垫层漏水处钢筋绑扎前预先堵好。（2） 混凝土工程的浇捣混凝土浇捣重点在浇捣方式。可采取分段分层、 全面分层或斜面分层 （图 4） 。如采用分段分层的斜坡式振捣， 斜面由泵送混凝土自然流淌而成， 按以往施工经验， 当浇灌第三层混凝土时 （每层厚 500mm） ， 混凝土振捣后流淌约 15m， 踏步无法形成， 混凝土面积过大沁水难以处理， 同时混凝土的初凝时间也满足不了要求。如采用全面分层， 将承台划分为 4 个施工区域， 每 个 区 域 面 积 480m2， 每 层 混 凝 土 厚 度500mm。每区域每层混凝土量约 240m3。以每台泵每小时浇灌 35m3计， 可在 7h 内浇完。如混凝土的初凝时间控制在 12h， 能满足要求。同时， 每层浇筑混凝土面积较大有利于混凝土热量的散发。但是， 全面分层混凝土粘结在钢筋上， 无法清理； 混凝土泵管来回七次， 工序复杂且影响剪力墙插筋； 每层混凝土浇完回头时起点混凝土虽然未初凝， 但可能已经表干失水。图 4 各种分层浇筑平面示意图 如采用斜面分层， 避免了全面分层施工中的缺点。但是， 应防止混凝土离析。经综合研究， 采用 “分段定点、 一个坡度、 斜面薄层浇筑法” 的浇捣方式。振动棒应快插慢拔， 插点均匀， 逐点移动， 均匀振实。移动间距不大于振动棒作用间距的 1. 5倍。振捣上一层时， 应插入下一层 5cm， 以消除两层之间的接缝。不同作业组在振捣交接处时， 应注意配合， 防止漏振。冷缝预防措施： 塔吊辅助浇捣， 现场总指挥应记录各部位混凝土浇捣时间， 混凝土浇捣时间过长有接近初凝时间的可能， 即用塔吊补浇混凝土。（3） 表面处理及养护底板混凝土浇筑结束后表面沁浆较厚， 应用2m 长刮尺在表面刮平。现场预备洗净的 05 石子， 混凝土人走过尚有脚印时均匀撒 05 石子， 再用平板复振一遍。混凝土收水初凝后再用抹刀仔细打磨两遍， 如局部有龟裂， 应二次压实抹平。在底板混凝土表面覆盖保温材料以提高混凝土表面温度， 控制混凝土内外温差。本工程采用先覆盖两层塑料薄膜， 再盖 2 3（下转第 93 页）88Structural Engineers Vol. 22， No. 4 Engineering Construction照对称、 同步、 均衡和荷载均匀上升的原则。8 实施效果在新疏浚的通榆运河上兴建的数十座系杆拱桥， 适应当地的地质条件， 便利了两岸的交通， 满足了河道通航等级的要求。该地区多座系杆拱桥采用节段预制装配的施工方案， 其技术经济效果十分显著。（1） 施工简便， 质量容易保证。对同一荷载等级的跨通榆河桥梁， 系杆拱结构采用的是基本相同的设计图纸， 施工程序清楚， 构件的预制工厂化、 程序化， 施工质量容易保证， 在已完建的数十座桥中， 优良工程占 80%以上。（2） 节省工期。采用预制装配的施工方法，在桥梁的基础灌注桩和下部结构承台、 立柱、 帽梁施工的同时， 即可进行系杆、 拱肋等上部结构的分节段工厂预制； 在下部结构承台、 立柱、 帽梁施工的同时， 即可进行临时支撑支架的施工； 在下部结构墩台帽梁施工完成后， 即可进行预制件的拼装。采用该施工方法一般比现浇法可节省工期一个月以上。（3） 设施投入经济。构件的分段与安装机械的吊装能力相适应， 一般用 30t 的吊车即可满足安装要求， 避免大型起重机械对施工场地道路要求较高的缺点； 采用分节段预制安装的方案， 比现浇法施工的支架工作量小， 定制模板亦可重复周转使用， 提高利用效率。9 结 语系杆拱桥的预制装配施工， 要按照设计程序进行各组成构件的装配拼接和施加预应力， 重点做好构件预制、 安装就位、 湿接头施工和预应力工艺等关键工序， 确保系杆拱体系的形成。参考文献1 公路桥涵施工技术规范 （JTJ 041 -2000） .2 顾安邦，孙国柱. 公路桥涵设计手册 拱桥. 北京： 人民交通出版社， 1997（上接第 88 页）层麻袋， 且遮盖严密， 以保湿保温。薄膜的搭接不得小于 150mm， 麻袋的搭接不得小于 100mm， 且上、 下层麻袋搭接位置必须错开。墙柱插筋之间狭小空间必须特别注重保温措施。麻袋的湿润以喷雾代替洒水， 以避免混凝土内外产生过大温差造成的副作用。混凝土浇筑后用钢管架搭设 50cm 高悬空架，按50m2一盏碘钨灯照射混凝土表面， 进行加热。3. 3 信息化施工及监控本工程温度监测由专业的监测单位承担， 采用日本进口的 TQS - 303 型数据采集仪， 配合采用 W2C -010 铜热电阻和温度检测记录仪， 通过温度曲线图分析得出最高温度出现在中心点 （深度 1. 5m） ， 且最高温度出现在浇筑后 3 5d， 最高温度达 64， 与混凝土温度预测值基本相近， 通过对混凝土表面采取了一定的保温措施， 最终混凝土内部与表面温度差最大在 23， 小于 25满足规范要求， 养护 14d 结束后， 经过对底板混凝土表面检查， 无明显的温度裂缝， 达到了预期结果。4 小 结近年来， 随着大体积混凝土愈来愈多地应用在众多实际工程中， 对大体积混凝土的研究也在不断深入。随着建筑水平的不断进步， 建筑新材料的推广应用， 对大体积混凝土的认识也取得了新的进展。大体积混凝土施工期间的裂缝主要是温度裂缝， 对温度裂缝的控制以前较多采取单一化控制， 即主要由施工单位单方面采取温控方案进行控制， 而设计单位多关注结构在使用期间的裂缝情况。本文也主要是从施工措施方面研究了预防混凝土因温度应力引起的开裂。但要真正实现大体积混凝土的裂缝控制， 应从设计、 施工两个环节同时抓起， 做到事前与事中控制， 这就要求设计与施工结合起来， 从设计阶段就要考虑大体积混凝土施工中的裂缝情况， 从设计、 材料、 施工等方面进行全方位控制、 系统控制。参考文献1 朱清贵. 大体积混凝土的裂缝控制. 山西建筑， 20052 张岫文， 叶列平， 吴佩刚. 基于成熟度的大体积混凝土早期温度应力场有限元分析. 建筑结构， 20053 刘忠华. 大体积混凝土温度与收缩裂缝的防治措施.山西建筑， 20054 朱惠伟. 浅谈大体积混凝土结构裂缝的控制. 混凝土， 20045 朱宏平， 宋焕宇， 邝青. 大体积混凝土结构无缝施工技术的应用研究. 华中科技大学学报 （自然科学版） ， 200439工程施工 结构工程师第 22 卷第 4 期