浅谈高层建筑施工中的大体积砼裂缝防治技术
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【摘要】结合多年工程实践，本文对大体积砼裂缝防治中的主要技术难点进行了简要的阐述，提出了大体积砼配合比设计、养护等关键环节的一些行之有效的方法。
【关键词】大体积砼配合比设计；温差；养护
大体积砼施工的主要技术难点是防止砼温度裂缝的产生。当砼处在地基等约束条件下时，随着内外温差的加大，内部就会产生拉应力，当拉应力超过砼的抗拉强度时，导致混凝土开裂。影响温升值的因素主要有水泥品种和用量、用水量、大体积砼的散热条件（主要包括浇筑方法、厚度、其它降温措施）等。为避免在砼硬化过程骤然产生过大的应力，同时应注意控制降温速度。
现以笔者曾管理过的某高层住宅工程基础底板大体积砼施工所采取的若干技术措施为例阐述之。该工程大体积砼，最大的一块厚度为2.3米，强度为C40，抗渗等级为P8。
1 配合比设计
对配合比设计的要求是：在保证设计强度、和易性、可泵性的同时，降低水化热，降低水泥和水的用量。采用的配合比为：每立方米砼中水175kg(比热1，原料温度26℃), 水泥225kg(比热0.84，原料温度26℃), 砂600kg(比热0.78，原料温度30℃), 石子1100kg(比热0.75原料温度30℃), 外掺料225kg(比热0.86原料温度26℃)。
2 浇筑方案选用
全面分层，二次振捣。就是当下层混凝土接近初凝时再进行一次振捣，使混凝土又恢复和易性。此方案虽然需要增加人力和振动设备，但技术上可行，也有利于保证混凝土质量， 应予以推广。
3 预测温度、设计养护方案
在约束条件和补偿收缩措施确定的前提下，大体积砼的降温收缩应力取决于降温值和降温速率。降温值=浇筑温度 水化热温升值－环境温度。
为了防止大体积混凝土裂缝的产生，通过计算预测砼的浇筑温度、砼温升值的可能产生应力，并据此制定了降低浇筑温度控制温升值措施，预先制定减缓降温速率的方案和一旦出现意外情况的应急措施。
3.1 计算砼内最大温升
据查询当地七月份气温资料，月平均气温在30℃左右，取Ｔq=30℃。砼拌合温度Tc计算：Tc=（∑T1x mcxC）/（∑mcxC）=53285/1850.5＝28.79℃
据资料介绍，有三种计算公式，其一为理论公式：
△Tmax= Wc x Q x（1－e- nt） x￡ （1）
另一个为经验公式：
△Tmax = Wc /10 FA/50（2）
当砼厚度超过3 m时，计算值与实测值偏差过大。建议把上述经验公式改为：
△Tmax =Wc x Q x 0 .83/Cб FA/50 （3）
公式（1）可计算各个龄期混凝土中心温升，从而计算每个温度区段内产生的应力，还可找出达到温升峰值的龄期，从而推定采取养护措施的时间。但在介绍该公式的资料中并没有详细说明其适用范围。
该公式似乎未能把大体积砼的散热条件和平面尺寸的影响因素充分考虑进去。如能根据不同情况调整m和￡的取值，可能会使计算值更接近实际。
根据其它工程了解，其它工程按公式（1）计算的结果与后来的实测值偏差较大，升温最大值出现的时间也比实测值偏后。
公式（2）计算较简便，在该工程中计算值较实测值偏差较小，但无法据此计算应力，也找不出升温峰值出现的时间。因该工程砼厚度是2.3 m，若按公式（3）计算，计算值最接近实测值。
3.2 砼中心温度值T1=T2 △T（t），
因为△T（t）计算值较高，夏季的浇筑温度T1应采取措施降下来。如果不采取水中加冰等降温措施，计算得：
砼拌合温度：
Tc=∑Ti.Wi.。Ci/ ∑Wi.Ci=29.1℃。
砼出机温度：
Tj=Tc－0.16（Tc－Td）=30.1℃。
砼浇筑温度：
Tj－T1（Tq－T1）（A1 A2 …）=29 .7℃。
这个温度是昼夜平均浇筑温度，如果白天最高气温是35℃，这时的浇筑温度Tj = 31 .4℃。为了降低Tj，采取如下措施：料场石子进仓前用凉水冲洗，水泥在筒仓内存放15 d以上，晴天泵管用湿岩棉被覆盖，气温高时拌合水中加冰降温。其中，拌合水中加冰效果最好。
可见，每使混凝土浇筑温度下降1℃，平均要使拌合水温下降近6℃。要使混凝土浇筑温度下降3℃，至少每m3混凝土要加0℃冰40 kg.无论如何，在工程中实际浇筑温度Tj，都不能超过32℃。
3.3 确定保温材料的厚度，预测砼表面温度
据公式（3）计算，砼中心最大温升达47 .3℃，假如浇筑温度是30℃，砼中心温度将达77 .3℃。如果环境平均温度Tq=（35 23） /2=29℃。两者平均温差将有48 .3℃，这是无论如何不能允许的。解决办法是在砼开始降温时，在其表面覆盖保温材料，使表层砼温度提高，达到减小砼内表温差的目的。
一般规定：砼内表温差T1－T2≤25℃对于较厚的混凝土，此温差值可适当放宽。
由此可见，即使在炎热的夏季，大体积砼在降温阶段要“保温”养护。
经过计算，提出两种养护方案供施工时选择。
一种是盖一层塑料薄膜和一层3 cm厚的防水岩棉被。
另一种是蓄水2cm－12cm养护，深度随当时砼内外温差增减。前者的优点是保温性能较好，可缩小砼内外温差，减慢降温速度，从而有利于砼抗裂，但缺点是可能因降温速度过慢而延长养护时间；但如遇环境温度骤降造成砼内外温差过大时，较难采取临时加强保温的措施。
实际施工中采用了第一种养护方案，养护效果很好。塑料薄膜很有效地保证了砼表面的潮湿，既保证了表层砼的强度增长，又使前3周的降温阶段不致出现干燥收缩，还保证了微膨胀剂充分发挥补偿收缩的作用。
岩棉被的效果也恰到好处，当砼表面温度过高，不利于降温时，局部揭开岩棉被加快降温。下过几场大雨后，岩棉被被水浸透，导热系数增大，使砼浇筑后3周的降温速度始终较好地控制在1 .3 0C/d－1 .5 0C/ d范围之内。
本工程大体积砼因体大面广，浇筑一个区块需要较长时间，对大体积砼而言宜在初凝完成即进行保温养护，立即蓄水对砼质量不利且对现场施工带来不便，故用塑料薄膜覆盖，利用砼水化热释放出的水蒸汽凝结水自身养护，加盖麻袋保温。
5 结语
配制大体积砼，关键在于水化热要低，大掺量I级粉煤灰和低用量的水泥相结合是该工程成功的关键。它有效地降低了水化热，提高了可泵性，从而提高了表层砼的强度。在大体积砼的湿热养护条件下，砼早期强度发展得很好，有效地防止了砼裂缝的出现。大体积砼施工，养护和浇筑同样重要。保湿是前提，控制降温速度是关键，监测是根据。
参考文献：
[1]王铁梦。 工程结构裂缝控制。 中国建筑工业出版社，1999.10
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