建筑大體積混凝土施工問題分析俞戰(zhàn)軍陳杜恩李堯鈿

浙江中晨建設(shè)有限公司

搞要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我國的建筑業(yè)也取得了輝煌的成就。大體積混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)中占有重要的地位。本文就大體積混凝土施工中溫度變化規(guī)律、大體積鋼筋混凝土構(gòu)筑物自身結(jié)構(gòu)特點和工作環(huán)境特點等相關(guān)問題進(jìn)行了介紹，以供參考。

關(guān)鍵詞：構(gòu)筑物混凝土施工問題

1大體積混凝土施工中溫度變化規(guī)律

1.1一次連續(xù)澆筑的大體積混凝土構(gòu)筑物，其內(nèi)部最高溫升（峰值）發(fā)生在構(gòu)筑物平面中心部位、厚度中心附近，靠近基底部位溫度較低，靠近上表面的頂部溫度最低。

1.2構(gòu)筑物內(nèi)部沿高度方向，靠近上表面的頂部溫升最快，最先達(dá)到峰值，降溫也快。待降到接近氣溫后，受大氣溫度變化影響較大，往往隨晝夜氣溫波動而波動，但波動幅度隨混凝土上表面養(yǎng)護(hù)措施（保溫效果）而有程度不同的減緩；靠近基底溫升較慢，最晚達(dá)到峰值，降溫也慢。從縱斷面等溫線看，中間疏、下面密，上面最密，隨著降溫時間的延長，上中下各部位逐漸接近并趨向一致。上表面與中心溫差（即內(nèi)外溫差）的70%以上是在距上表面80cm內(nèi)；基底與中心溫差的80%集中在距基底80cm內(nèi)。厚度超過2m時，中心最高溫升大體上與厚度尺寸無關(guān)。

1.3構(gòu)筑物內(nèi)部沿長（寬）度方向，中心部位達(dá)到最高溫升峰值（即內(nèi)外最大溫差）時，距側(cè)表面（即模板內(nèi)表面）1m遠(yuǎn)的混凝土內(nèi)部溫差很小，而且大體上與平面尺寸無關(guān)。如寶鋼一期轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)為90m×30m×2.7m（長×寬×高），混凝土體積約7100m，從1/2厚度的橫斷面等溫線看，當(dāng)距側(cè)表面45m的中心部位到達(dá)溫升峰值52℃時，距側(cè)表面1m處的溫升為49.5℃，二者絕對溫差2.5℃，相對溫差4.8%。7個基礎(chǔ)中這兩處的相對溫差最大為8%，說明側(cè)表面與中心最高溫升處的溫差90%以上是集中在距側(cè)表面1m以內(nèi)，此區(qū)域內(nèi)溫度梯度很大，而且越接近側(cè)表面等溫線越密，溫度梯度越大。

1.4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升溫速度影響較大。升溫期間，平均0.21～0.26℃/h，其中澆完后4h內(nèi)，平均0.5～1.5℃/h，24h內(nèi)平均0.5～0.9℃/h。

1.5降溫速度頗慢。距側(cè)表面深度不同的部位降溫速度不同。距側(cè)表面10cm處，1～2d內(nèi)最快為3.5～5.5℃/d；中心最高溫升處降溫速度為7d內(nèi)平均1℃/d，14d內(nèi)平均0.8℃/d，1個月內(nèi)平均0.5℃/d。

2探討以下幾個有關(guān)問題

2.1大體積鋼筋混凝土構(gòu)筑物自身結(jié)構(gòu)特點

大體積鋼筋混凝土構(gòu)筑物，如工業(yè)廠房獨(dú)立柱基礎(chǔ)，大型設(shè)備基礎(chǔ)，高聳煙囟基礎(chǔ)等，都是承重構(gòu)件，配筋較密且都集中在邊部，對大體積混凝土抗裂性有利。澆筑后的混凝土在硬化過程中，升溫時受到鋼筋籠限制，其熱膨脹量遠(yuǎn)少于自由狀態(tài)下混凝土構(gòu)筑物的熱膨脹量，降溫時其體積收縮程度也小得多。因此大體積鋼筋混凝土比大壩混凝土的抗裂性要高得多。這里說明一點，用自由狀態(tài)下混凝土線膨脹系數(shù)計算有鋼筋籠約束的厚板或塊體混凝土的體積膨脹量，準(zhǔn)確性很低。

2.2地下大體積鋼筋混凝土構(gòu)筑物工作環(huán)境特點

施工期間較少受到或完全不受日曬、風(fēng)吹、雨淋等危害，同時深基坑中構(gòu)筑物周圍空間狹窄，通風(fēng)條件差，就連晝夜溫差變化大的氣溫影響也比地面要小，這對混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)都有利。7～14d的高濕熱自養(yǎng)護(hù)，混凝土已比較接近甚至達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，拆模時混凝土已有較高的抗裂能力，拆模后及時回填，此后混凝土內(nèi)部殘余溫度（余熱）將通過回填土緩慢外泄，直至與地面溫度平衡。土壤導(dǎo)熱性差，殘余溫度的消失將在長時間內(nèi)緩慢地完成，這過程中溫度應(yīng)力不會影響混凝土質(zhì)量，以致產(chǎn)生溫度裂縫。所以地下大體積鋼筋混凝土只重視施工期間，即早期溫度影響，而不考慮中、后期溫度影響。

2.3保證大體積鋼筋混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵

大體積鋼筋混凝土內(nèi)部溫升約在50～80℃，澆完后24～72h到達(dá)峰值，7d內(nèi)平均降溫速度為1℃/d。即在距構(gòu)筑物外表面1m遠(yuǎn)的混凝土內(nèi)部，養(yǎng)護(hù)期間混凝土處于高濕、高溫（相對標(biāo)養(yǎng)）、高壓（相對自由狀態(tài)）的自養(yǎng)護(hù)條件下完成硬化過程。強(qiáng)度增長比同齡期標(biāo)養(yǎng)快，接近或達(dá)到蒸養(yǎng)效果。

硬化過程中混凝土導(dǎo)熱性差，升溫稍快，降溫緩慢，溫度梯度最大、最可能出現(xiàn)裂縫的部位是在3個臨邊處，即上表面、下底面和四周側(cè)表面深約12cm以內(nèi)。因此，不管體積（厚度和平面尺寸）多大，內(nèi)部溫升多高，入模溫度和氣溫如何，以及內(nèi)外溫差多大，3個臨邊易出現(xiàn)問題，也是解決問題的關(guān)鍵。

降溫時溫差大，如遇到約束就會產(chǎn)生溫度應(yīng)力，而溫度應(yīng)力大于此時混凝土的抗拉承受力，混凝土?xí)霈F(xiàn)溫度裂縫?？梢娫?個臨邊處控制降溫速度，特別是防止急劇降溫和放松外界約束等措施，可保證混凝土施工質(zhì)量。

3個臨邊中，上表面和四周側(cè)表面都與養(yǎng)護(hù)措施密切相關(guān)，底面約束與混凝土構(gòu)筑物的基層材性有關(guān)，如混凝土構(gòu)筑物座在剛度較大的堅實巖石或舊混凝土基礎(chǔ)上，則應(yīng)采取消除或減輕其對新澆混凝土構(gòu)筑物約束的措施。

3重新認(rèn)識和綜合評價溫度對混凝土質(zhì)量的影響

3.1混凝土內(nèi)部最高溫升問題。大體積混凝土構(gòu)筑物內(nèi)部溫升高未必會出現(xiàn)裂縫，反之亦然。1972年日本君津鋼鐵廠高爐基礎(chǔ)施工中混凝土溫升達(dá)到76℃，并未出現(xiàn)裂縫。

3.2關(guān)于混凝土澆筑溫度、入模溫度、出機(jī)溫度、大氣溫度等問題?；炷涟韬衔飶某鰯嚢铏C(jī)到進(jìn)入模板的時間不同，其溫度略有差異，但都與大氣溫度相差不大，常規(guī)施工中，混凝土澆筑溫度與大氣溫度之間的關(guān)系，大體上是22∶00～10∶00入模溫度等于或略低于大氣溫度；12∶00～20∶00入模溫度約高于大氣溫度1～3℃。上海寶鋼一期工程中的幾個大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)，澆筑溫度最高達(dá)35～36℃，再從混凝土內(nèi)部最高溫升達(dá)到76℃也無害的事實來看，為降低入模溫度而要求用地下水或冰水拌合混凝土，對砂、石堆場采取遮陽等技術(shù)措施也就沒有必要了。

3.3對厚度較大的地下大體積鋼筋混凝土分層分塊跳槽澆筑，甚至還采取預(yù)埋循環(huán)冷卻水管等施工方法，既延長了施工工期，又增加了對施工縫的處理工序和費(fèi)用，得不償失。從結(jié)構(gòu)受力和地下結(jié)構(gòu)抗?jié)B要求來說，整體連續(xù)澆筑混凝土才是最好的施工方法。

3.4大體積混凝土施工的合適季節(jié)。有資料介紹大體積混凝土施工以大氣溫度較低的深秋最為合適，避免或禁止在夏季澆筑大體積混凝土。但本人認(rèn)為，我國除了三北嚴(yán)寒地區(qū)外，大部分地區(qū)從開春到深秋都可以施工地下大體積混凝土，其中晝夜溫差較小的盛夏正是澆筑大體積混凝土的最好時機(jī)。

3.5大體積混凝土施工中合理選擇養(yǎng)護(hù)方法、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)措施至關(guān)重要。應(yīng)當(dāng)使用大模板，板縫處粘貼塑膠帶密封，使其不漏漿、不滲水、不透氣，形成高濕度熱養(yǎng)護(hù)的良好環(huán)境；優(yōu)先使用木模板，如用鋼模板時則應(yīng)外加保溫措施；在深基坑中利用已做完防水層的磚護(hù)墻代替?zhèn)饶０逡彩呛棉k法；上表面蓄水養(yǎng)護(hù)，注水深度5～10cm效果最佳。拆模時間不宜過早，視混凝土表面與外界氣溫溫差而定，一般為7～14d。拆模后應(yīng)及時回填。

4綜合技術(shù)發(fā)展有利于提高施工技術(shù)水平

4.1混凝土外加劑的應(yīng)用

高效減水劑的廣泛應(yīng)用，在滿足施工和易性的前提下，使混凝土單位用水量大大降低，水灰比已從五、六十年代常用的0.55～0.7降低到目前的0.4左右，比較接近水化反應(yīng)所需用水量。以往在大體積混凝土施工中人們關(guān)注的多余水分蒸發(fā)，以及由此而引起的混凝土硬化初期容易產(chǎn)生裂縫的因素已明顯降低，甚至消除。

微膨脹劑的普遍采用，彌補(bǔ)了超細(xì)高強(qiáng)水泥水化初期收縮性大的缺點，使混凝土固化收縮量大為減少或不再收縮，因此使大體積混凝土在硬化過程中產(chǎn)生裂縫的可能性大大減小。有針對性地使用外加劑，大大改善了混凝土的品質(zhì)，提高了大體積混凝土抵抗外界干擾的能力。

4.2商品混凝土和泵送施工工藝

商品混凝土和泵送施工工藝的普遍應(yīng)用，既保證混凝土的質(zhì)量，又解決了大體積混凝土的連續(xù)澆筑問題。分層、分塊，人為地設(shè)置施工縫的舊方法已無必要，從而為大體積混凝土施工提高工效、降低成本提供了有利條件。

4.3高強(qiáng)混凝