大体积混凝土温度裂缝控制初探
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摘要：大体积混凝土容易因水泥水化热引起温度差，从而产生温度应力裂缝，影响建筑质量，因此一定要做好施工前的准备工作。控制好施工中的每一环节，防止出现裂缝问题。文章对大体积混凝土的施工方法进行了探讨。
关 键 词：建筑工程 大体积混凝土 混凝土施工
中图分类号：TU198文献标识码：A 文章编号：
Abstract： Large volume of concrete due to cement hydration heat caused by temperature difference, thereby generating temperature stress crack, affect the construction quality, so be sure to do the preparation work before construction. Control of construction in every aspect, to prevent the emergence of crack problems. The massive concrete construction method are discussed
Key Words：Architectural Engineering ; Large volume concrete; Concrete construction
1工程概况
本工程为某发电厂（2×600MW机组）烟囱基础工程。烟囱基础外直径18.2米，内直径5.010米，基础厚度-5.1米。烟囱基础为现浇钢筋混凝土结构，混凝土工程量：1222立方米。
2混凝土工程施工方法
因为烟囱基础为大体积混凝土，所以水泥选用低水化热的矿渣硅酸盐类32.5水泥，外加剂选用缓凝型，且缓凝时间不小于10小时，防止浇灌过程中出现施工缝。搅拌用水选用低温井水，砂石料选用级配合格的碎石和中砂。砂石的含泥量小于5%，混凝土浇灌前实验室应根据材料做出混凝土的最佳试配，水灰比小于0.5，坍落度控制在120～160。
混凝土由加工厂集中搅拌，罐车运输，泵车浇灌砼。混凝土浇灌采用一台17m长臂杆泵车和一台34m长臂杆泵车。砼运输采用六台5m3罐车。砼由HZS-25 （15m3 /h）及HZS-75/90 （75m3 /h）两台搅拌机供砼，可满足60 m3 /h的浇灌量。泵车位于基坑两侧布料。为避免 由于本单位搅拌机出现故障，而出现施工缝，需在砼浇灌前，联系好备用搅拌站。
每一层浇筑高度40cm。砼浇筑时应有专人现场值班，确保上层混凝土浇灌在下层混凝土初凝前完成，并且振捣时插入下层砼10cm。砼振捣人员应钻入钢筋笼里，振捣器插入点间距60cm，梅花形分布，边角适当加密，保证不漏振、不过振，确保砼内实外光。浇灌完成后，在砼顶面放入适当的冲洗干净的石子，减少温度裂缝的产生。浇筑混凝土一次浇筑长度最多不超过20米。砼浇筑完后，按标高扯白线，用木抹子搓平、铁抹子压光。
砼施工完成后，要进行养护和测温工作。砼浇灌过程中，已浇灌的砼可能已经需要进行保湿养护，此时要覆盖塑料布不使表面水分散失。混凝土浇注完后的8小时左右应覆盖草袋子养护。砼浇筑完成后，应立即进行测温工作。采用测温线及测温仪测温。钢筋绑扎完成后，需埋设测温线，用绑丝与钢筋固定。4小时测温一次。密切注意温度变化，内外温差不大于20℃，如发现温差大，及时采取措施，可增加覆盖的厚度。
混凝土采用水循环以降低内部温度，减小内外温差，减少出现温度裂缝。在砼浇灌20小时后，开始进行水循环降温。见示意图。
3大体积混凝土温控计算书
大体积混凝土结构出现贯穿或深进裂缝，主要是由于平均降温差和收缩差引起的收缩应力大于混凝土此时的抗拉应力而产生裂缝。基础混凝土标号C30，采用矿渣32.5水泥，其掺量按420kg/m3计算，收缩应力计算过程如下：
应力计算公式为：
式中：σ ―混凝土的温度（包括收缩）应力（N/mm2）
E（t）―混凝土的弹性模量（N/mm2），一般取平均值
α―混凝土的线性膨胀系数，取10×10-6 （1/℃）
H(t) ―考虑徐变影响的松弛系数，按下表取用荷载持续时间t的混凝土的松弛系数H(t)
R―混凝土的外约束系数，当为岩石地基时，R=1，当为可滑动的垫层时，R=0，
ν―混凝土的泊松比，取0.15，以上各参数的计算公式如下：
上面公式中：
T0―混凝土的入模温度（℃）
T（t）―混凝土水化热绝热温升值（℃）
Ty(t）―混凝土收缩当量温差（℃）
Th―混凝土浇筑后达到稳定时的温度（℃）
C―每立方米混凝土水泥用量kg/m3
Q―每公斤水泥水化热量(J/kg)
c―混凝土的比热（J/kg.K）
ρ―混凝土质量密度，取2400kg/m3
e―常数，为2.718
ξy(t）―各龄期混凝土的收缩相对变形
α―混凝土的线膨胀系数，取10×10-6
m―与水泥品种、浇捣时间有关的经验系数，取0.3
t―龄期（d）取5d和7d
ξy0―标准状态下的最终收缩量，取3.24×10-4
M1、M2、…..Mn―考虑各种非标准条件的修正系数,可查《简明施工计算手册》458页表5-55取得。
E(t)―混凝土从浇筑后至计算时的弹性模量（N/mm2）
Ec―混凝土的最终弹性模量（N/mm2）
d―混凝土从浇筑后到计算时的天数
（1）按5天龄期计算：
由公式（3）得
经查表得：M1=1.25,M2=1.0,M3=1.0,M4=1.2,M5=1.12,
M6=1.11,M7=0.7,M9=1,M10=0.95
由公式（4）得
由公式（2）
由公式（1）
因此，温度应力为：
由此可见，在春季基础表面自然养护时，混凝土表面不会产生温度裂缝。
（2）按7天龄期计算：
由公式（3）得
经查表得：M1=1.25,M2=1.0,M3=1.0,M4=1.2,M5=1.12,
M6=1.11,M7=0.7,M9=1,M10=0.95
由公式（4）得
由公式（2）
由公式（1）
因此，温度应力为：
根据《混凝土结构计算手册》第1页可知：7天混凝土抗拉强度为1.1N/mm2，小于降温温差应力，混凝土表面会产生裂缝。因此，我们通过在基础表面覆盖塑料布和草袋，提高混凝土表面温度，即Th提高，根据以往施工经验，通过保温养护，混凝土表面温度可达25℃，此时的温差为：
产生的应力为：
由此可见，基础表面通过覆盖保温将温度提高到25℃以上时，混凝土表面不会产生温度裂缝。
（3）按15天龄期计算：
由公式（1）得
经查表得：M1=1.25,M2=1.0,M3=1.0,M4=1.2,M5=1.12,
M6=1.11,M7=0.7,M9=1,M10=0.95
由公式（4）得
由公式（2）
由公式（1）
因此，温度应力为
根据《混凝土结构计算手册》第1页可知：15天混凝土抗拉强度为1.1N/mm2，小于降温温差应力，混凝土表面会产生裂缝。因此，我们通过在基础表面覆盖塑料布和草袋，提高混凝土表面的温度，即Th提高，根据以往施工经验，通过保温养护，混凝土表面温度可达30℃，此时的温差为：
产生的应力为：
结论：
由此可见，基础表面通过覆盖保温将温度提高到30℃以上时，混凝土面不会产生温度裂缝。
根据5天、7天、15天的计算可知，在大体积混凝土施工时，通过保温养护使表面温度达30℃时，可避免大体积混凝土表面出现温差裂缝。
4 大体积混凝土施工的质量保证措施
烟囱基础混凝土在凝固过程中水泥释放出的水化热很大，为防止砼内外温差和砼收缩而引起的裂缝,除了必须满足一般混凝土的施工要求外，采取如下措施：
4.1降低水化热
施工中选用低水化热的矿渣硅酸盐32.5水泥,并根据试验掺加缓凝剂，改善混凝土的和易性,减少水泥用量,降低水化热;使用的粗骨料，选用粒径较大，级配良好的粗骨料。
4.2降低混凝土入模温度
选择适宜的气温浇筑大体积混凝土,预计砼施工在三月中旬，日平均气温10℃左右。适宜大体积浇灌。采用井水搅拌混凝土。
4.3加强施工中的温度控制
混凝土浇筑之后，作好混凝土的保温保湿养护，缓慢降温，充分发挥混凝土的徐变特性，减低温度应力，采取措施避免发生急剧温度梯度。
4.4提高混凝土的极限拉伸强度
选择良好级配的粗骨料,严格控制其含泥量,加强混凝土的振捣,提高混凝土的密实度和抗拉强度,减小收缩变形,保证施工质量;采取二次投料法,二次振捣法,浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护,提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量，防止裂缝出现;混凝土浇灌时在基础的有代表性的地方埋入电子测温导线，定时测量混凝土养护时内外温差,并及时采取措施减少混凝土内外温差。
5结束语
严格按照上述方案施工，通过测温检查，内部温度最高42.2℃，出现在第二天，可以保证混凝土的温度裂缝在控制范围内。
工程名称 某发电厂 结构部位 烟囱基础
养护
条件 表面覆盖一层塑料布、一层草袋子。
测温点布置图：
点位温度时间关系图：
参考文献：
[1] 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2002
作者简介：王 鹏男 1978.1～工程师从事电力土建工程的施工与管理
闫会缺女 1978.1～工程师 从事岩土工程的施工与管理
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。