張日升

(北京聯(lián)東投資集團(tuán)有限公司，北京 101111)

1 冬季施工溫度裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土內(nèi)部溫度是由澆筑溫度和散熱溫度、水泥水化熱溫度共同組成的，其中澆筑溫度是混凝土拌合物出機(jī)后經(jīng)運(yùn)輸、卸料、泵送、澆筑、振搗等工序后的溫度?；炷恋臐仓囟扰c外界氣溫的高低有關(guān)系，當(dāng)外界氣溫高于混凝土拌合物溫度時(shí)，混凝土內(nèi)部熱量不易散失，內(nèi)部溫度高容易引起混凝土開裂;反之，當(dāng)外界氣溫較低，尤其是北方冬季環(huán)境氣溫更低，混凝土表面散熱速率加快，容易在混凝土內(nèi)部和表面之間形成很陡的溫度梯度，從而導(dǎo)致混凝土表面與內(nèi)部形成的溫度裂縫，此種裂縫一般產(chǎn)生在混凝土澆筑后的升溫階段。另一方面，混凝土澆筑一段時(shí)間后，混凝土的溫度會(huì)逐漸下降，內(nèi)部多余水分蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土收縮變形開裂。水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力和溫度變形是大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因，據(jù)有關(guān)資料介紹，水泥水化過程中釋放的熱量約為502.42 J/g，隨著水泥水化反應(yīng)的結(jié)束以及混凝土的不斷散熱，大體積混凝土由升溫階段過渡到降溫階段，由于混凝土內(nèi)部熱量是通過表面向外散熱的，在降溫階段，混凝土溫度場(chǎng)的分布仍是中心溫度高，表面溫度低的狀態(tài)，因此內(nèi)部混凝土產(chǎn)生較大的內(nèi)約束，地基和邊界條件也對(duì)收縮的混凝土產(chǎn)生較大的約束，所以降溫收縮，在混凝土中形成了較大的拉應(yīng)力，當(dāng)這種拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生混凝土裂縫。

2 冬季施工裂縫控制

裂縫控制的主要方法是通過設(shè)計(jì)、施工、材料等方面綜合技術(shù)措施將裂縫控制在無害范圍內(nèi)，優(yōu)選有利于抗拉性能的混凝土級(jí)配，盡力減小水灰比、減少坍落度、降低砂率、增加骨料粒徑、降低含泥量及雜質(zhì)含量，選用影響收縮和水化熱較小的外加劑和摻合料，采取保溫保濕的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，對(duì)于超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)可采取后澆帶方法施工，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)難免會(huì)出現(xiàn)少量裂縫影響正常使用和耐久性，少量有害裂縫采用近代化學(xué)灌漿技術(shù)處理，滿足設(shè)計(jì)使用和耐久性要求。但由于混凝土本身的特性，溫度裂縫是不可避免的，但是我們可以采取相應(yīng)的措施來控制有害裂縫的出現(xiàn)。

做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù)工作是防止大體積混凝土開裂的關(guān)鍵，要使混凝土緩緩降溫，充分發(fā)揮其徐變特性，減小溫度應(yīng)力，減小內(nèi)外溫差，為混凝土創(chuàng)造完全應(yīng)力松弛的條件，這對(duì)增加早期強(qiáng)度和減少收縮是十分有利的。在混凝土澆筑完成后，立即在混凝土的表面覆蓋塑料薄膜，使混凝土內(nèi)蒸發(fā)的游離水積在混凝土表面進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，薄膜上再蓋一層草簾子，防止產(chǎn)生急劇的溫度梯度，并應(yīng)隨混凝土內(nèi)部溫度的升高，逐漸提高養(yǎng)護(hù)溫度，在整個(gè)養(yǎng)護(hù)過程中要密切關(guān)注混凝土溫度變化，隨時(shí)調(diào)節(jié)養(yǎng)護(hù)溫度，嚴(yán)格控制降溫速率在0.9℃/h～1.5℃/h，保證大體積混凝土的內(nèi)在質(zhì)量。

3 冬季施工大體積混凝土測(cè)溫實(shí)例

如航天院8102工程169號(hào)建筑物，總建筑面積29 000 m2，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，局部鋼結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)類型為筏板基礎(chǔ)。其中筏板厚度1 500 mm，混凝土共計(jì)6 000 m3，為大體積混凝土工程。根據(jù)大體積混凝土的設(shè)計(jì)規(guī)范及相關(guān)要求需進(jìn)行大體積混凝土的測(cè)溫工作，筏板基礎(chǔ)大體積混凝土澆筑時(shí)室外環(huán)境低于5℃，為切實(shí)反映大體積混凝土內(nèi)部溫度變化情況，要求加強(qiáng)混凝土內(nèi)外溫度測(cè)溫記錄，以保證大體積混凝土施工質(zhì)量，測(cè)溫工作采用山東環(huán)宇公司生產(chǎn)的一線通電子測(cè)溫儀器(見圖1～圖3)。

圖1 基礎(chǔ)底板大體積混凝土測(cè)溫點(diǎn)平面布置圖

根據(jù)筏板基礎(chǔ)的施工流水段劃分布置測(cè)溫點(diǎn)(截取部分流水段圖)，本工程測(cè)溫點(diǎn)共布置24個(gè)，每流水段設(shè)置4個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)處設(shè)置3個(gè)測(cè)溫探頭，位置分別為:上層測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)在混凝土表面下100 mm處設(shè)置，下層測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)在基底往上100mm處設(shè)置，中間測(cè)溫點(diǎn)沿高度方向1/2處等分設(shè)置。

當(dāng)基礎(chǔ)鋼筋驗(yàn)收時(shí)，可開始進(jìn)行布點(diǎn)施工，用一根φ14鋼筋，其長(zhǎng)度高出基礎(chǔ)表面500mm，將溫度傳感器采用膠布固定于鋼筋上，然后與底板鋼筋網(wǎng)綁扎牢。

整個(gè)測(cè)溫記錄反映(見表1)。

1)內(nèi)部溫度:內(nèi)部溫度上升最快平均每2 h升溫0.9℃，3 d后達(dá)到最大值54.6℃，之后開始下降，下降速度較緩慢，從整個(gè)升溫過程反映，該工程大體積混凝土基礎(chǔ)表面溫度與內(nèi)部溫度差始終維持在25℃以內(nèi)，滿足施工規(guī)范要求。

圖3 大體積混凝土測(cè)溫實(shí)物圖

表1 測(cè)溫記錄表

2)表層溫度:表層溫度變化趨勢(shì)與內(nèi)部溫度基本一致，但受環(huán)境氣溫不同的影響，升溫速度較快。入模溫度、澆筑速度和單位體積混凝土用水量對(duì)升溫速度影響較大。升溫期間，平均0.21 ℃ /2 h，其中降溫過程，平均0.15 ℃ /2 h。

3)內(nèi)外溫差:內(nèi)外溫差變化趨勢(shì)大致與內(nèi)部溫度相同，但受環(huán)境溫度影響，局部溫差變化趨勢(shì)相反，溫差在前期上升較快，在2 d達(dá)到最大值為10.9℃，澆筑完成7 d內(nèi)，溫差在10℃以下范圍波動(dòng)，受天氣影響，在第9天，內(nèi)外溫差低于0℃。

通過對(duì)圖4的分析，可以得出如下結(jié)論:1)在降溫過程中，各測(cè)點(diǎn)混凝土的內(nèi)外溫差始終都沒有超過25℃，說明所采取的施工及保溫養(yǎng)護(hù)措施達(dá)到了溫度控制要求和裂縫控制的目的。2)到后期時(shí)，混凝土中部溫度低于上部溫度1℃～2℃，原因在于到后期時(shí)，中部混凝土向外部散熱比較容易，而上部混凝土采用一層塑料布保水，上蓋一層60 mm厚聚苯保溫板，起到了一定的保溫作用，由此使得上部溫度比中部溫度還高。3)測(cè)點(diǎn)的中部和下部溫度曲線變化都很平緩，上部溫度波動(dòng)也不大，說明混凝土養(yǎng)護(hù)工作做的很好。

圖4 大體積混凝土溫度變化曲線

4 大體積混凝土施工總結(jié)

影響混凝土裂縫的因素相當(dāng)復(fù)雜，本文也只是關(guān)注了一個(gè)能量化的過程，如水泥品種及用量、混凝土入模溫度、環(huán)境溫度、施工方案、配筋率、幾何尺寸等等。所以要控制大體積混凝土由于溫升產(chǎn)生裂縫是其結(jié)構(gòu)施工中最常見，也是較難解決的問題之一，但是我們應(yīng)該明白裂縫的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，縮短建筑物的正常壽命。所以我們要進(jìn)行理論和實(shí)踐上的進(jìn)一步探討，雖然學(xué)術(shù)界對(duì)于混凝土裂縫的成因和計(jì)算方法有不同的理論，但對(duì)于具體的預(yù)防和改善措施意見還是比較統(tǒng)一，同時(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用效果也是比較好的，具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。

［1］ 楊愛霞，李 強(qiáng).混凝土結(jié)構(gòu)冬季施工和溫度控制技術(shù)［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008(5):17-19.

［2］ 何文勝.冬季施工鋼筋混凝土質(zhì)量的保證措施［J］.山西建筑，2012，38(14):102.

［3］ GB 50108-2001，地下防水技術(shù)規(guī)范工程［S］.

［4］ 《建筑施工手冊(cè)》第三版編寫組.建筑施工手冊(cè)［M］.第2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1999.

［5］ 馬振新.大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析與裂縫防治措施［J］.甘肅科技縱橫，2005(6):20-22.