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摘要：以海悅廣場(chǎng)26#辦公樓及商業(yè)裙房工程的大體積混凝土筏板基礎(chǔ)為例。由于筏板基礎(chǔ)的變形受到樁基礎(chǔ)錨固、筏板與地基的摩擦及相鄰塊的擠壓等約束而不能自由伸縮，且在混凝土澆筑過程中產(chǎn)生過高的水化熱，致使筏板基礎(chǔ)產(chǎn)生裂縫，影響其正常使用性能和耐久性能。本工程利用JYC數(shù)字溫度無線測(cè)溫儀對(duì)澆筑過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，防止大體積混凝土基礎(chǔ)出現(xiàn)有害裂縫，保證基礎(chǔ)工程的抗?jié)B性和耐久性，為確保施工質(zhì)量提供合理的施工方案。...

  

大體積混凝土筏板基礎(chǔ)溫測(cè)分析及溫控研究

陜西建工第三建設(shè)集團(tuán)有限公司          張?jiān)Ｐ?/span>

    工程概況

    海悅廣場(chǎng)26#辦公樓及商業(yè)裙房工程，地上建筑面積76423m2，地下6027.3m2，地下3層，地上38層，基礎(chǔ)形式為筏型基礎(chǔ)，抗震設(shè)防烈度8度，設(shè)計(jì)使用年限50年，筏板標(biāo)高為-16.1m至-13.1m,，平面尺寸49.6m×53.5m，澆筑高度3000mm，電梯基坑側(cè)壁澆筑高度為8000mm，裙樓筏板澆筑高度1000mm/500mm，筏板方量總計(jì)約9000m3，預(yù)計(jì)持續(xù)澆筑時(shí)間72小時(shí)，為大體積混凝土，主體結(jié)構(gòu)采用鋼管混凝土框架+伸臂桁架+鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，建筑高度190.2m，裙房35.8m，為高層建筑。

     施工現(xiàn)場(chǎng)采用泵送混凝土，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，具體配合比如表1所示。

表1 C40混凝土配合比

Table1 the mix proportion of mass concrete test 

材料	飲用水	中砂	P·O42.5	II級(jí) 粉煤灰	S95 礦粉	WG-CMA 體積穩(wěn)定抗裂劑	外加劑	石
								碎石	卵石
用量（kg/m3）	160	640	260	90	60	30	10.9	300	880
配合比	1	4	1.625	0.5625	0.375	0.1875	0.068125	3.75	5.5

     2、大體積混凝土筏板基礎(chǔ)溫控標(biāo)準(zhǔn)

    筏板基礎(chǔ)水泥用量較多，水化產(chǎn)生大量的熱，使得筏板基礎(chǔ)溫度變化和收縮作用較突出，由此產(chǎn)生溫度收縮裂縫，從而空氣、水分等通過裂縫進(jìn)入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，致使鋼筋受到腐蝕，影響混凝土結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件的正常使用功能和耐久性。為確保混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用功能，必須對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)采取相應(yīng)的降溫措施，從而抑制裂縫的產(chǎn)生[1-3]。

    結(jié)合西安當(dāng)?shù)貙?shí)際情況以及《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50201-92)[4]相關(guān)規(guī)定，提出本施工方案中溫度變化的具體控制要求：

    (1)控制混凝土入模時(shí)溫度和最高溫升；

    (2)控制內(nèi)外溫差范圍；

    (3)控制降溫速率范圍。

    為確�？刂埔�求的實(shí)施，采取以下幾方面的措施：

    (1)施工作業(yè)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，覆蓋保濕材料及保溫材料；當(dāng)環(huán)境溫度高于5℃時(shí)，根據(jù)混凝土內(nèi)部溫升情況，適當(dāng)推遲覆蓋保溫材料，降低混凝土內(nèi)部最高溫升；

    (2)預(yù)警值設(shè)置為：表里溫差20℃，降溫速率2℃/d；

    (3)采用合理的養(yǎng)護(hù)措施，保溫保濕兼顧的同時(shí)，確保整體安全降溫，模板可延長(zhǎng)至年后拆除�；炷�土表面達(dá)到標(biāo)高后，及時(shí)覆蓋塑料薄膜與棉氈，防止水分蒸發(fā)�；炷�土終凝后，在薄膜下灑30℃溫水保濕養(yǎng)護(hù)；

    (4)澆筑完成后如遇降雨雪，必須覆蓋彩條布，防止雨水淋濕棉氈。大風(fēng)天氣，外圍基礎(chǔ)梁模板外應(yīng)掛棉氈，防止冷風(fēng)直接吹向模板加速外圍降溫速度；

    (5)混凝土表面保濕14d，防止干燥收縮裂紋產(chǎn)生；

    (6)本工程混凝土終止測(cè)溫條件為：混凝土表層溫度降至15℃以下，以及混凝土表里溫差連續(xù)3天小于30℃。

    3、大體積混凝土溫度監(jiān)測(cè)方案

    3.1.測(cè)試設(shè)備及其特點(diǎn)

    本工程采用的JYC數(shù)字溫度無線測(cè)溫儀具有如下幾大特點(diǎn)：

    (1)溫度傳感器采用美國(guó)Dalls公司的DS18B20數(shù)字溫度計(jì)，分辨率可達(dá)0.0625℃,不須二次儀表的溫度補(bǔ)償和二次處理，測(cè)量準(zhǔn)確可靠，抗干擾性強(qiáng)；

    (2)具有溫差報(bào)警功能，當(dāng)溫差大于控制溫差時(shí)，自動(dòng)報(bào)警，便于及時(shí)采取相應(yīng)的溫度控制措施；

    (3)現(xiàn)場(chǎng)大屏幕對(duì)各測(cè)點(diǎn)溫度循環(huán)滾動(dòng)數(shù)字顯示，便于隨時(shí)掌握溫度變化，從而控制蒸養(yǎng)進(jìn)汽溫度和進(jìn)汽量的大小。

    3.2.測(cè)點(diǎn)布置及溫測(cè)方案

    為及時(shí)掌握不同深度、不同位置混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度的變化規(guī)律，對(duì)筏板基礎(chǔ)測(cè)定按照薄弱區(qū)域和代表性區(qū)域原則進(jìn)行布置。先行澆筑的電梯井布置3個(gè)測(cè)位，后期澆筑的筏板布置14個(gè)。每個(gè)測(cè)位布置四個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別測(cè)定混凝土表層、中部、底部和環(huán)境（保溫層之下）溫度。具體測(cè)位點(diǎn)如圖1、圖2所示。

圖1 一階段測(cè)溫點(diǎn)布置圖 

圖2 二階段測(cè)溫布點(diǎn)置圖

    Fig.1 Layout of the thermocouple point in phrase 1  Fig.2 Layout of the thermocouple point in phrase 2

    3.3.實(shí)時(shí)溫測(cè)結(jié)果分析

    3.3.1.測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)

本工程在測(cè)定過程中嚴(yán)格按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50201-92)[4]要求采集數(shù)據(jù)。根據(jù)對(duì)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度，分析整理后繪制出溫度曲線。為便于比較計(jì)算混凝土內(nèi)外溫差，每個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度變化曲線圖繪制出表層、中部、底部和環(huán)境（保溫層之下）溫度四個(gè)不同深度測(cè)試部位的溫度曲線。

具體溫測(cè)曲線圖如圖3所示。

(a) 測(cè)位1溫度曲線

(b) 測(cè)位2溫度曲線 

(c) 測(cè)位8溫度曲線

(d) 測(cè)位9溫度曲線

圖3 測(cè)溫點(diǎn)溫度變化趨勢(shì)圖

     3.3.2.測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)分析

   通過對(duì)各測(cè)溫點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)及溫度變化曲線的分析可得出如下結(jié)果，如表2所示。

表2 測(cè)溫點(diǎn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

Temperature control charac teristics parameters in measure points  

    通過對(duì)圖3及表2的測(cè)試點(diǎn)溫度變化趨勢(shì)圖表進(jìn)行分析，可知：

    該筏板基礎(chǔ)厚度較大，澆筑時(shí)采用分塊、分層形式，從而引起各層混凝土內(nèi)部出現(xiàn)最高溫度時(shí)間不一致，使得混凝土底部與上部的溫差較大，故選取水化熱較低的水泥，從而控制在澆筑過程中溫升及內(nèi)外溫差和溫降率，防止溫度裂縫產(chǎn)生。

    本工程施工季節(jié)為十二月至次年一月，西安地區(qū)最高氣溫10℃左右，夜間最低氣溫-5℃左右，土層溫度0℃左右，為防止有害溫度裂縫出現(xiàn)，混凝土澆筑前預(yù)先做好保溫措施，并提前做好防雨雪措施，保證保溫覆蓋物干燥，起到保溫效果。

    本工程采用木模板，散熱面積較大，不易保溫，混凝土中心溫度較高，冷卻過程較慢，必須嚴(yán)格控制其降溫速率和內(nèi)外溫差，防止溫度應(yīng)力裂縫產(chǎn)生。在整個(gè)施工過程中有特定人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，防止出現(xiàn)意外情況發(fā)生。

    (1) 溫升階段：由圖3及表2知，基本在第3天左右各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)達(dá)到溫度峰值，水泥水化基本完成。由于某些點(diǎn)混凝土的厚度相對(duì)較薄或澆筑相對(duì)較早，溫度峰值會(huì)提前到達(dá)，在此施工階段，溫升速率控制在0.25℃/h 左右，各測(cè)溫點(diǎn)混凝土內(nèi)外最大溫差均未超過《大體積混凝土施工技術(shù)規(guī)范》(GB50201-92)[4]規(guī)定的Tmax≤30℃的要求。

    (2) 溫降階段：施工現(xiàn)場(chǎng)采取一系列的保溫措施，有效地控制溫差的變化和降溫的速度，平均降溫速度在1.5～1.85℃/d，小于2℃/d，符合《大體積混凝土施工技術(shù)規(guī)范》(GB50201-92) 的硬性要求。

    經(jīng)過嚴(yán)密的組織安排，測(cè)試結(jié)果符合相關(guān)規(guī)范的要求，混凝土沒有出現(xiàn)溫度裂縫，取得了預(yù)期的效果。

    4 、結(jié)語(yǔ)

    隨著高層建筑的發(fā)展，能抵抗不均勻沉降及結(jié)構(gòu)自防水的筏板基礎(chǔ)越來越被現(xiàn)代工程所采用。但由此引起的高水化熱導(dǎo)致筏板基礎(chǔ)產(chǎn)生的溫差裂縫也越來越突出。

    本工程開展的對(duì)大體積混凝土筏板基礎(chǔ)裂縫控制而采取的實(shí)時(shí)溫度測(cè)定的研究對(duì)今后同類型工程的施工具有重要的借鑒和指導(dǎo)意義，并得出以下結(jié)論：

    (1) 在施工過程中，通過專業(yè)設(shè)備實(shí)時(shí)測(cè)定大體積混凝土筏板基礎(chǔ)的溫度變化，得到了西安地區(qū)大體積混凝土筏板基礎(chǔ)溫度測(cè)定的數(shù)據(jù)，從而對(duì)大體積混凝土溫度和內(nèi)外溫差的變化規(guī)律有了一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)和了解；

    (2) 將實(shí)時(shí)測(cè)定的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行列表和作圖處理，經(jīng)整理和分析，得到了筏板基礎(chǔ)內(nèi)部溫度變化的基本規(guī)律和溫度變化趨勢(shì)圖，明確了大體積混凝土筏板基礎(chǔ)最大溫度出現(xiàn)的位置和時(shí)間；

    (3) 對(duì)大體積混凝土筏板基礎(chǔ)澆筑過程中溫度的測(cè)定，為筏板基礎(chǔ)在施工前提出合理的溫控方案和監(jiān)測(cè)方案提供了理論依據(jù)，也為解決西安地區(qū)的大體積混凝土的開裂問題提提供了客觀的、合理的的解決措施和依據(jù)。

    參考文獻(xiàn)

    [1]李青、基礎(chǔ)筏板大體積混凝土施工的裂縫控制、甘肅科技2012，12 (8)：95-110

    [2]過鎮(zhèn)海、時(shí)旭東．鋼筋混凝土原理和分析、北京清華大學(xué)出版社2003

    [3]彭立海、大體積混凝土溫控與防裂鄭州、黃河水利出版社2005

    [4]大體積混凝土施工規(guī)范(GB50496-2009)北京、中國(guó)建筑工業(yè)出版社、2009

 (本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)     文徑網(wǎng)絡(luò)：劉軍 呂琳琳 編輯  劉真 文徑 審核) 

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