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中国第十七冶金建设有限公司

二○○七年十一月

摘  要  本文主要针对大体积砼施工易产生裂缝现象进行原因分析，

提出了以温度控制为重点的施工技术措施以预防砼裂缝的

产生。

关键词  大体积砼裂缝温度控制施工技术

1、工程概况

    九江钢厂有限公司以新代旧综合利用技改工程共设计2台高炉，2台高炉均为的大型台阶式基础，该高炉基础底板平面尺寸为32.8m×23.2m，底板厚度为2.0~3.5m，砼强度等级C30，底板砼一次浇灌量为2750m3。

    根据勘查单位提供的地质报告，中冶京诚工程技术有限公司将高炉基础设计为桩基承载：在高炉基础底板范围内共设计128根钻孔灌注桩。

    由于九钢高炉基础底板砼一次浇筑量达2750m3，且砼浇筑厚度为2.0~3.5m，因此高炉底板砼施工属于大体积砼施工。砼浇筑日期为2008年1月15日—1月16日。

2、大体积砼施工时，砼易产生裂缝原因分析

    大体积砼结构，由于体积庞大，砼浇筑后，由于水泥水化热引起浇筑块体内部温度显著升高，同时由于砼表面散热较快，形成较大的内外温差，形成内约束，产生较大的温度应力，达到一定数值时，会在砼表面产生裂缝，这种裂缝多发生在砼浇筑的初期。

    当砼冷却时，由于逐渐散热冷却产生收缩，再加上砼硬化过程中砼自身的收缩，这两种收缩受到地基为结构边界条件的外约束，会产生很大的收缩应力，如果收缩应力超过当时砼极限抗拉强度，则从约束面开始向上开裂成收缩裂缝，严重时可能产生贯穿裂缝，从而影响砼结构的整体性、耐久性及正常使用。

3、大体积砼施工采取有关温控施工技术的必要性及有关温控指标

    分析了大体积砼施工易产生裂缝的原因后，施工中对砼裂缝的控制实际上主要已转为对砼温升、里外温差及降温速度的控制。根据有关规程要求，大体积砼温控指标：

    砼在浇筑入模温度基础上的最大温升值应≤35℃

    砼内外温差≤25℃

    砼表面温度与其周围环境大气温度之差≤20℃

    砼降温速度控制在1.5℃／天之内。

4、大体积砼裂缝控制具体施工技术措施

    大体积砼施工应以预防为主的原则，主要应从砼的原材料选择及配合比设计，砼温度应力计算，砼的施工方法，砼的测温及砼保温保湿养护等多方面采取技术措施以预防砼裂缝的产生。

4.1  砼原材料的选择及配合比设计

4.1.1  选用低水化热的水泥品种，如矿渣硅酸盐水泥，并在保证砼强度的前提下，尽量减小水泥用量。

4.1.2  选用级配良好的粗骨料，并严格控制含泥量，同时选用细度模数>2.5的中、粗砂。

4.1.3  掺加粉煤灰及缓凝型减水剂，降低水灰比，改善和易性，减小水泥用量，同时可推迟砼初凝时间，减缓水化热释放速度。

4.1.4  严格控制砼坍落度，将砼坍落度控制在11±2cm之内，以减小砼泌水及保证砼的强度。

4.1.5  试配C30砼配合比多组，并进行温度及应力计算(见4．2条)，选择符合要求的其中一组作为正式砼配合比。高炉基础底板C30砼配合比如下：

4.2.1  计算条件

    基础砼强度等级C30，基础长×宽×厚=32.8m×23.2m×3.5m，基础纵间配筋率0.03，砼配合比如上所述，砼入模温度经实验为Tj=10℃，根据气象预报砼浇筑时日平均气温Tq=5℃，九江地区年平均气温Th=18℃，砼保温养护假定采用一层塑料薄膜二层麻袋。

4.2.2  砼温度计算

通过砼绝热温升、砼内部中心温度及砼表面温度的计算，以计算砼最大温升值,砼内外温差及砼表面与外界环境大气温度之差。

4.2.3  砼温度应力计算

通过各龄期砼弹性模量、各龄期砼收缩相对变形值、各龄期砼收缩当量温差及砼最大综合温度差的计算以进一步计算各龄期砼温度应力。

4.2.4  通过上述理论计算，当4.2.2条能够满足砼温控指标要求，4.2.3条能够满足砼温度应力小于砼抗拉强度的要求时，可以认为此配合比及保温措施能够满足当时环境条件下大体积砼的施工要求。

4.3  选择适当的砼施工方法

4.3.1  采取适当的砼浇筑方案，以满足砼整体性要求，保证砼一次连续浇筑，无施工缝产生。

碳钢转炉基础底板由于平面面积为32.8m×23.2m，因此采用2台输送地泵同时供应砼的浇注，砼浇筑从基础长方向一端开始以斜面坡度l:5分层厚度500mm的“斜面薄层分层”法向基础另一端推进。同时，根据砼初凝时间及砼分层浇筑需用量确定砼的供应能力，以满足砼一次连续浇筑的要求。

4.3.2  采取措施降低砼的入模温度

九钢高炉基础施工期间处于初冬时期，此季节比较适合大体积砼施工，因此必须尽量压缩工程前期施工时间，以尽快在气温较低的情况下浇筑砼。砼的入模温度一般应控制在15℃～20℃为宜。当然如若砼施工处于气温较高季节时，则可通过降低骨料及拌合水温度等措施来降低砼入模温度。

4.3.3  采取有利于散热的施工方法

砼浇筑采用“斜面薄层分层”施工方法，在满足砼连续浇筑的前提下能增大砼散热面积，从而使砼在浇筑阶段散发出部分水泥水化热，有利于减小砼内外温差。

4.3.4  提高砼的极限抗拉强度

在砼浇筑过程中，加强砼的振捣，可采用二次振捣法振捣，以提高砼的密实度，从而提高砼抗拉强度。

在砼浇筑过程中做好防雨工作，同时及时排除砼泌水，以提高砼的表面强度。

砼表面在终凝前，适时地用木抹子将表面砼搓毛两遍以上，以防止砼表面收缩裂缝的产生。

4.3.5  砼终凝后及时按理论计算的保温层铺设一层塑料薄膜、二层麻袋进行保温、保湿与养护。

4.4  加强砼浇筑后的温度监测与控制

砼浇筑后，需及时对砼温度及大气温度进行监测，发现异常情况，必须立即采取有关措施进行处理。

4.4.1  测温设备的选择

在测温点处采用预埋50欧姆铜热电阻的测温元什；测温元什外包2层胶布与测温元件固定架绝热，测温元件通过铜导线与测温设备连结，测温设备选用XQCJ一300型温度自动平衡记录仪。

4.4.2  基础内部测温点的布置

测温点布置的原则是能够全面、真实、有代表性地反映基础内部温度，测温点按三维方向布置，平面间距应小于15m，竖向间距应小于1.0m，在平面方向：沿基础长轴及短轴一半设置测温点，同时在基础的一转角处设置测温点；在厚度方向：在距基础砼上表面及砼底表面各50mm处设置测温点，同时在沿厚度方向每850mm设置一个测温点，测温点布置如附图。

4.4.3  外界环境温度测温点布置

为了能够及时了解砼表面温度与其周围环境大气温度之差，需在基础保温覆盖层内及基础四周大气中设置外界环境温度测温点。

4.4.4  砼温度监洲及湍筹控制

砼内部温度在浇筑完毕后5天为升温阶段，温度峰值约维持1天左右后开始转为降温阶段，在升温阶段，每隔2小时测温一次，在降温阶段每隔4小时测温一次，在监测砼内部温度的同时监测环境温度，记录所测温度数据，绘制各截面温度变化曲线，对温度数据及温度曲线进行分析和预测，以温控指标为标准决定是否采取局部或全部加厚(减薄)保温层的措施，以达到砼温差的目的。

4.5  砼的保温、保湿养护

4.5.1  砼升温阶段结束后，温度控制转化为降温速度及砼内表温差的控制，控制的方法主要通过调整砼表面的保温覆盖层厚度来实现。

4.5.2  砼的养护可采用在砼表面与保温覆盖层之间铺设一层塑料薄膜封闭养护。塑料薄膜厚度不小于0.12mm，薄膜接缝处采用搭接接缝，以保证薄膜完全覆盖砼面，砼养护时间不少于15天，在养护期间，经常检查砼是否需要补充水份，若需补充水份时，水温与砼表面温度不宜相差太大，以防因补充水份使砼表面温度陡降而引起砼内表温差过大。

4.6  砼保温层拆除及基础模板拆除

当砼块体内部中心最高温度与天气温度之差小于25℃时，方可拆除保温层，基础侧面模板宜在拆除保温层后进行，如若在此之前进行拆模需在模板拆除的同时恢复保温层。

5  结束语

本工程通过上述施工技术措施，施工后未发现裂缝产生，经九钢质监站及有关部门对工程实体及相关资料进行检查验收，质量评定优良。

由于大体积砼施工具有很强的针对性，它随气候、施工季节、地质条件等外界因素影响较大，本文主要通过此工程阐述大体积砼温度与裂缝控制的一般原理及主要施工技术措施。下载本文