1、高层建筑基础底板大体积混凝土温度裂缝控制摘要:温度裂缝是大体积混凝土结构常见的质量通病，温度裂缝的出现会影响到建筑结构的稳定性和耐久性，因此，温度裂缝的控制工作就显得尤为重要。本文结合工程实例，介绍了基础底板大体积混凝土原材料选择与配合比设计，就高层建筑基础底板大体积混凝土温度裂缝监控进行探讨，并提出有效地保温养护措施，以期指导实践。 关键词:基础底板；大体积混凝土；配合比设计；裂缝控制 中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号： 随着我国城市化进程的不断加快，高层建筑数量日益增加。大体积混凝土作为一种常用的建筑材料，具有承载力高，适用范围广和耐久性强等优点，目前广泛应用于城市高层建筑基
2、础底板建设当中。但在基础底板大体积混凝土浇筑过程中，由于混凝土单次浇筑方量大，混凝土结构设计不合理和大体积混凝土水化热控制不力等因素的影响，大体积混凝土时常会出温度裂缝，如果不进行合理的控制，不仅会影响到底板基础大体积混凝土结构的耐久性和稳定性，同时也不利于高层建筑投入使用后的功能发挥。因此，工程施工技术人员应清晰认识到大体积混凝土温度裂缝的危害性，从优化配合比设计、温度测量与控制、蓄热养护、施工方案等方面出发，采取有效的温控措施避免裂缝的出现。 1 工程概况 本工程总建筑面积 82163m2，地下 1 层为人防地下室，平时功能为汽车车库，地上 30 层，包括 A、B 区两栋 30 层主楼(办
3、公楼)和 C 区五层商业(含设备层)，建筑总高度为 95.55m，结构形式主楼为框架剪力墙结构，裙房为框架结构，基础形式为桩筏基础。 本工程基础底板南北向最大跨度为 96.43m，东西向最大跨度为128.85m。基础底板包括主楼底板和裙房底板，底板板面标高为-5.500m。主楼底板厚 1600mm，设计混凝土强度为 C40，抗渗等级为 P6。裙房底板厚 600mm，设计混凝土强度为 C35，抗渗等级为 P6。整个混凝土底板面积为 8619m2，混凝土浇筑总量约 8935m3，最大连续性一次浇筑量为主楼底板 4316m3，属大体积混凝土。 2 原材料选择与配合比设计 2.1 原材料 选用了水化热
4、较低的 P?O42.5 级普通硅酸盐水泥，氯离子含量 0.016%，比表面积 355m2/kg，初凝时间 195min，终凝时间 244min；细骨料选用区中砂，细度模数为 2.6；粗骨料选用粒径 520mm 连续粒级碎石，压碎值 7.2%，含泥量 0.4%；级粉煤灰，需水量比 91%；S95 级矿渣粉，28d活性指数 98%；JM-PCA 聚羧酸系超塑化剂，掺量为胶凝材料用量的1.2%。 2.2 混凝土配合比 为确保基础底板混凝土浇筑时不出现冷缝，降低混凝土内部水化热，延缓水化热峰值，要求预拌混凝土初凝时间不少于 14h，终凝时间为1618h。配合比设计时采用混凝土 60d 龄期强度，尽量减
5、少单方混凝土水泥用量和用水量，增加拌和物的凝结时间，改善工作性能和可靠性。经过试配调整，最终确定混凝土配合比如表 1 所示。 表 1 基础底板混凝土配合比 kg/m3 2.3 混凝土的技术指标 所用预拌商品混凝土严格按规定配合比投料，尤其超塑化剂掺量，要求计量装置准确，开盘前检验校正，使用中进行校核。试验所得混凝土拌合物的坍落度、抗压强度与抗渗性等均符合工程要求，各项技术指标见表 2。 表 2 基础底板混凝土的实测技术指标 3 基础底板混凝土温度监控与蓄热养护 3.1 混凝土保温层验算 浇筑施工时的日平均气温 Ta=25，预计混凝土入模浇筑温度T0=29。按照搅拌站提供的配合比，单方胶凝材料总
6、用量 W=400kg/m3，折算水化热总量 Q=315kJ/kg，取水泥的比热容 C=0.96kJ/kg?K，混凝土密度 =2400kg/m3。由经验公式5计算，混凝土的绝热温升Th=WQ/C=54.7，故主楼底板混凝土中部温度 TI=T0+0.6Th=61.8。 按照大体积混凝土温度控制指标要求，应使得混凝土里表温差Tmax=TI-Tb25，即混凝土的表层温度 TbTI-Tmax=36.8。 混凝土浇筑后采用塑料薄膜覆盖保湿，用草包或麻袋(导热系数1=0.14W/m?K)保温蓄热。取混凝土的导热系数 0=2.3W/m?K，导热系数修正值 k=1.5。本工程底板厚度 H=1.6m，采用草包或麻
7、袋保温时，保温层厚度为： =k?0.5H1(Tb-Ta)/0(Tmax-Tb)=1.50.51.60.14(36.8-25)/2.3(61.8-36.8)=0.034m 经核算，本工程混凝土底板应用六层草包或麻袋作为保温蓄热材料。3.2 温度监控与蓄热养护 3.2.1 温度监控方案 监测仪器采用便携式建筑电子测温仪，配套预埋式测温线、传感器和测温探头传感器。监测点布置以真实反映出混凝土里外温差、降温速度及环境温度为原则，选择混凝土浇筑块体的对称轴线的半条轴线为测温区，共设置温度监测点位 7 处。沿混凝土浇筑块体厚度方向，每一点位设置表层、中部和底层 3 个测点，温度传感器点位布置方案见图 1。
8、混凝土浇筑块体的表层温度，以混凝土外表以内 50mm 处(A 点)的温度为准。图 1 基础底板温度监测点布置图 根据规程要求，制定的温控指标为：混凝土里表温差为25；混凝土降温速度2.0/d，混凝土表层与环境温差20。现场温度跟踪监测从混凝土浇筑后开始，直至大体积混凝土内外温度变化平缓，保温保湿养护层拆除对混凝土表层温度影响不太大时停止。监测开始时每隔 2h 巡回监测一次，3d 后每隔 4h 监测一次。 3.2.2 温度监控结果分析与蓄热养护 每天测温后及时记录温度升降情况和温度变化趋势，着重报告混凝土中部和表层温度之间的最高温差和降温速度。为降低混凝土的浇筑温度，拌合水采用温度较低的地下水，
9、浇筑安排在早上 10 点前以避开最高气温。经现场检测，本工程底板混凝土入模温度为 29.0。 主楼底板混凝土代表性测温点(3 号点位)每日峰值温度随时间变化曲线见图 2。由图可见，混凝土浇筑后的两天内升温速度最快，浇筑 3d 后开始降温，且降温速率明显低于升温速率，底板中部平均降温速率为2.4/d。底板中部温度最高，最高温度为 64.6，现场检测值和理论计算值基本吻合，说明温度监测结果是可靠的。混凝土表层热量容易散失，其温度较中部和底层都低，表层最高温度为 43.9。混凝土表层与环境温差最大为 17.7。 图 2 主楼底板 3 号测温点温度变化曲线 该测温点里表温差随浇筑时间的变化情况见图 3
10、。由图可见，混凝土底板的里表最大温差出现在浇筑后的 2d，达 20.7，随后里表温差有降低的趋势，表明本工程所选混凝土原材料和配合比设计是合理有效的。混凝土浇筑后第六天，当地气温出现骤降 10的情况，混凝土表层温度下降较快，为防止混凝土表层温度下降过快而导致里表温差过大，采取了增加覆盖麻袋厚度的蓄热保温措施。经事后观察，混凝土表面未发现有害裂缝。 图 3 主楼底板 3 号测温点里表温差 4 基础底板混凝土保温保湿养护 对大体积混凝土施工，在尽量减少混凝土内部温升的前提下，养护是一项关键工作。养护主要是保持适宜的温度和湿度。保温养护的作用是减少混凝土表层的热损失，提高混凝土表层温度，降低内外温差
11、，减少表面裂缝的出现，防止产生贯穿裂缝。此外，混凝土在保温和保湿条件下，可保证水泥水化作用的顺利进行，提高其抗压强度。本工程在混凝土浇筑前，根据商品混凝土供应方提供的配合比，在控温方案中进行了保温层厚度的验算，要求覆盖塑料薄膜加麻袋或草包保温保湿养护。要求遮盖严密，互相搭接好，使混凝土表面不外露，电梯及集水井周围加盖一层毛毯或草包。 因该基础底板属于大体积混凝土，在混凝土浇筑完毕的升温阶段，混凝土内部由于水化热放热，内部温度较高，而养护期间夜间的环境温度相对较低，内外温差较大。另外，在混凝土降温阶段，其表层温度较内部温度要低。因此，需要对其进行保温养护(主要材料是麻袋)，以确保混凝土内外温差不
12、致过大，以降低温度裂缝的出现概率。同时，为避免混凝土表层不致因为水分散失而引起干缩裂缝，在保温养护的同时，也进行保湿养护(主要材料是塑料薄膜)。由于 24d 后混凝土已开始降温并持续下去，混凝土养护时间至少为 14d，当混凝土中部与表层温差25，表层与环境温差20，降温速率2/d 时，可拆除模板和保温层，结束养护工作。 5 结论 通过探讨基础底板大体积混凝土温度裂缝控制工作，得出以下几点建议：施工人员应结合工程特点对大体积混凝土的温度进行实时控监控，综合运用优选原材料、设计配合比、优化混凝土浇筑方案等措施；通过采用温度较低的地下水拌合混凝土，将混凝土建筑温度控制在30以下，内表温差控制在 25以内；选用初凝时间较长、水化热低的水泥，采用高效减水剂和粉煤灰、矿渣粉矿物掺和料“双掺”的方法，能够推迟和减少发热量，延缓水泥水化热的释放时间，有利于混凝土温度的控制。 参考文献 1 邓树泉.浅析基础底板大体积混凝土裂缝控制监理要点J.江苏商报（建筑界）2012 年第 12 期 2 赵新兵.大体积混凝土筏板基础温度裂缝原因分析及防范对策J.建筑与文化.2013 年第 01 期
