筏板基础大体积混凝土温控分析

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　　【摘要】温度控制是大体积混凝土最主要的工程问题。由于高层建筑筏板基础混凝土的体积大，聚集的水化热大，在混凝土内外散热不均匀以及受到内外约束的情况下，导致裂缝产生，为结构埋下了严重的质量隐患。因此，必须从裂缝产生的原因及过程上进行分析，以保证结构的安全和正常使用。
　　【关键词】筏板基础；大体积混凝土；温度裂缝；控制措施
　　
　　1 问题的提出
　　任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，即最大限度减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。
　　大体积混凝土由于受到各种约束的影响，在混凝土的升温过程中均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裂缝。在内约束条件下产生的拉应力会导致混凝土产生浅表性的裂缝，而外约束条件下产生的拉应力会导致混凝土产生贯通性的裂缝，也会因为混凝土降温阶段降温速率和幅度过快造成混凝土温度收缩裂缝的出现，严重影响到结构的使用功能。因此工程上须采取有效措施防止裂缝的产生。相对而言，大体积混凝土在水利水电建设上的研究应用更为成熟，如何把水电建设上较为成熟的研究和施工经验移植到工民建建设领域，给其带来有益的参考与借鉴，成为很有必要的工作。
　　2 温度裂缝的分类以及原因分析
　　2.1 表面裂缝
　　混凝土浇注后初期，混凝土的强度和弹性模量都很低，随着混凝土龄期增长，水泥水化热增大，当聚集在水泥内部的水化热不易散发时，混凝土内部的温度将显著升高，而混凝土表面通常散热较快，形成内外温差，弹性模量增大，使混凝土内部形成压压力，外部形成拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时候，混凝土表面就会产生裂缝。
　　2.2 结构性裂缝
　　结构性裂缝产生在混凝土凝结硬化后期至完全硬化――即混凝土降温阶段。当水泥与水的反应完毕，其所产生的水化热逐渐散失，加之混凝土内部拌合物的蒸发，以及胶质体的胶凝等作用，促进了混凝土的收缩，而这种收缩在进行时受到混凝土基底以及结构本身的约束，以致产生了较大的收缩应力，当这种收缩超过一定的限度，其产生的收缩应力就会在混凝土中产生收缩裂缝。这种裂缝有时甚至会贯穿至混凝土基础全断面，成为结构性裂缝。
　　2.3 混凝土最终绝热温升计算公式
　　式中:，T(t)―混凝土最终绝热温升值（0C）
　　W―水泥用量（kg）
　　 ―单位水泥的水化热值（ka/kg）
　　t―龄期
　　c―混凝土比热
　　 ―混凝土容重
　　m―实验常数，随水泥品种及浇筑温度不同而不同
　　可知，当水泥的比热c和容重 以及水泥的用量W确定的情况下，随你的水化热Q越大，则温升值越大，它与水泥选取的品质密切相关。在配合比的试验中，应合理的选取水泥的品种，以改善混凝土的性能。
　　3 工程实例及分析
　　本文所针对的工程实例是位于洛阳市新区的龙康小区B9号楼，高度32层，采用换填砂石垫层后的筏板基础，筏板厚度1.8m，筏板尺寸约17.8mx63.5m，混凝土方量约20000m3。采用粉煤灰硅酸盐水泥，等度等级C35。表1为此筏板混凝土配合比及其试验指标。
　　表一混凝土配合比及其性能
　　在实际情况中，由于混凝土的温度与外界有温差存在，而结构物四周不能做到完全绝热，新浇注的混凝土会与外界环境产生热能交换。外界气候以及养护条件又会改变混凝土的热能，促使混凝土的温度发生变动，形成一个由低到高、又由高到低的变化过程。
　　下列图1给出了此筏板基础大体积混凝土采用表1配合比的实测温度曲线。
　　从图1可以看出，混凝土的内部点和边界点的早期温度有相似的变化之处，混凝土浇筑厚，温度迅速上升，在温度达到最高值以后，又以较快的速度下降，随后内部温度下降变缓，表面温度开始随气温变化。
　　4 采取的主要温控措施
　　4.1 混凝土的材料选择和配合比设计上。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，尽量减少水泥用量，选用中低水化热的水泥品种，保证混凝土质量的均匀性。掺加一定的外加剂，例如粉煤灰，不仅可以代替水泥用量，还可降低水化热。选用良好级配的骨料，严格控制沙石质量，降低水灰比，细骨料的选取以中，粗砂为宜，以降低水泥用量，减少水化热，以降低混凝土温升，从而可以降低混凝土所受的拉应力。
　　4.2 控制混凝土的出机温度和浇筑温度。施工最好采取有效措施降低入模温度，避免骨料的暴晒，加快混凝土的运输速度，保证浇筑的连续性，浇筑混凝土时尽量避免让气在太阳下直接爆晒。施工过程中应对碎石洒水降温，保证水泥库通风良好，自来水预可先放入地下蓄水池中降温，以降低入模温度。浇筑过程中，可以采取分仓分段进行浇筑。
　　4.3 合理的养护。从混凝土浇筑完成到终凝这段时间的养护对混凝土而言十分重要。主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土的内外温差，促进混凝土强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。采用蓄水法或加盖麻袋，草袋并洒水等措施。
　　其主要作用有二：一是蓄水保温，防止表面水分蒸发和抵抗受太阳辐射与刮风时温度骤变，二是保持内外温差的稳定。并要及时调整保温及养护措施。
　　4.4 健全施工组织管理。在制定技术措施和质量控制措施的同时，还需落实组织指挥系统，逐级进行技术交底，做到层层落实，确保顺利实施。
　　5 结语
　　在工民建建设领域，面对应用日益广泛的大体积混凝土工程，控制温度裂缝应根据工程的具体情况选择施工措施。温控的目的是控制温度应力，避免温度裂缝。应从对混凝土的最高温度和最高温升进行限制，尽量使温度梯度缓和，减少混凝土的收缩，提高混凝土的极限拉伸性能等方面采取措施，综合考虑，以求取得良好的效果。
　　参考文献：
　　[1]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制.中国电力出版社
　　[2]张子明.碾压混凝土坝的温度应力.河海大学学报，1995
　　[3]龚召熊.水工混凝土的温控与防裂.水利水电出版社，1999
　　[4]赵国藩.钢筋混凝土结构的裂缝控制.海洋出版社，1991
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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