談?wù)劯邔咏ㄖ篌w積混凝土施工技術(shù)-以某工程為例

（東山縣梧龍硅砂礦，福建 漳州 363400）

談?wù)劯邔咏ㄖ篌w積混凝土施工技術(shù)-以某工程為例

林松峰

（東山縣梧龍硅砂礦，福建 漳州 363400）

隨著城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，大型以及特大型建筑工程與日俱增，在此背景下，大體積混凝土以其結(jié)構(gòu)厚實(shí)、整體性強(qiáng)、耐久性好等優(yōu)勢(shì)在混凝土墻、地下室、底板等工程中得到了推廣應(yīng)用。然而在施工中，大體積混凝土容易受材料、溫度、變形等影響而出現(xiàn)裂縫，本文結(jié)合某工程實(shí)例，就目前大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫問題的起因作了分析，以供同行參考。

大體積混凝土；裂縫問題；施工技術(shù)

概述

大體積混凝土的定義：現(xiàn)代建筑中時(shí)常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)等。它主要的特點(diǎn)就是體積大，一般實(shí)體最小尺寸大于或等于1m.它的表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時(shí)，會(huì)使混凝土產(chǎn)生因此在本文中筆者在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的建筑工程中所運(yùn)用的溫度監(jiān)測(cè)以及裂縫控制策略，為今后同行業(yè)中大體積混凝土建筑工程的施 工提供了便利，同時(shí)也為未來(lái)進(jìn)行深入的理論性研究提供了試驗(yàn)以及理論的參考依據(jù)。

1 大體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫問題的原因分析

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工階段可能產(chǎn)生的溫度裂縫問題，通常情況下是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)內(nèi)部的矛盾發(fā)展結(jié)果。一方面，該溫度裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)因?yàn)閮?nèi)外溫差所產(chǎn)生應(yīng)力與應(yīng)變，而另一方面則是混凝土結(jié)構(gòu)物的外約束以及混凝土各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的約束而阻止了這種應(yīng)變產(chǎn)生，那么一旦在溫度應(yīng)力超過(guò)了混凝土結(jié)構(gòu)自身能夠承受的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就將會(huì)因此而產(chǎn)生不同程度的裂縫問題。眾多大體積混凝土結(jié)構(gòu)的建筑工程實(shí)例已經(jīng)充分證明，產(chǎn)生這種溫度裂縫的主要原因如下幾點(diǎn)：

1.1 混凝土結(jié)構(gòu)中水泥水化熱的影響

水泥材料在水化過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生非常大量的熱量，這是導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度驟然上升的根本熱量來(lái)源。因?yàn)榇篌w積混凝土結(jié)構(gòu)的橫截面的厚度比較大，因此水化熱聚集在其結(jié)構(gòu)的內(nèi)部時(shí)不容易散發(fā)，便將會(huì)引起大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的急驟升溫。因此大體積混凝土結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性能比較較差，在施工澆筑初的期混凝土的彈性模量以及強(qiáng)度都非常的低，那么就將對(duì)水化熱急劇溫升所引起的變形問題約束較小，因此溫度的應(yīng)力也相對(duì)比較小。伴隨大體積混凝土結(jié)構(gòu)的齡期不斷增長(zhǎng)，其彈性模量以及強(qiáng)度也將會(huì)相應(yīng)的提高，這將對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的降溫收縮變形問題的約束力越來(lái)越強(qiáng)，那么便會(huì)因此產(chǎn)生比較大的溫度應(yīng)力，在混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度不能夠有效地抵抗結(jié)構(gòu)中的溫度應(yīng)力時(shí)，也就會(huì)因此產(chǎn)生溫度裂縫。

1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外約束條件影響

大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般會(huì)和地基結(jié)構(gòu)澆筑在一起，那么在外界的溫度變化時(shí)其自身便會(huì)受到地基結(jié)構(gòu)的限制，所以就隨之產(chǎn)生了外部的約束應(yīng)力?；炷两Y(jié)構(gòu)在早期的溫度逐漸上升時(shí)，由此產(chǎn)生的膨脹變形問題會(huì)受到其約束面的約束而產(chǎn)生相應(yīng)的壓應(yīng)力，在此時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)的彈件模量比較小，然而徐變以及應(yīng)力松弛相對(duì)比較大，因此和基層結(jié)構(gòu)的連接程度不夠牢固，因而該壓應(yīng)力也就相對(duì)較小。但是在溫度下降時(shí)，則將因此產(chǎn)生比較大的溫度拉應(yīng)力，假如拉應(yīng)力超過(guò)了混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度時(shí)，則將會(huì)出現(xiàn)垂直裂縫問題。因此可見，降低其大體積混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫度差以及改善其約束條件，是有效防止與改善大體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫問題的重要策略。

1.3 混凝土結(jié)構(gòu)受到外界氣溫變化的影響

大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般在建筑工程的施工期間，外界環(huán)境溫度的變化對(duì)于防止大體積混凝土結(jié)構(gòu)開裂具有極為重要影響。大體積混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑溫度和外界環(huán)境氣溫之間具有著直接的關(guān)系，同時(shí)其澆筑溫度又在另一方面嚴(yán)重影響著大體積混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度變化。那么溫度應(yīng)力就是由溫差而導(dǎo)致的變形所引起，假如外界環(huán)境的氣溫下降，尤其是環(huán)境的氣溫驟降情況，通常就將會(huì)加大該混凝土結(jié)構(gòu)的溫度梯度，同時(shí)溫差愈大，其相應(yīng)的溫度應(yīng)力也就愈大，很容易導(dǎo)致大體積混凝土 結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

圖1 3.9m厚筏板基礎(chǔ)測(cè)溫曲線

1.4 混凝土結(jié)構(gòu)收縮變形的影響

混凝土結(jié)構(gòu)的收縮變形詳細(xì)分為了塑性的收縮變形以及干燥的收縮變形這兩種。那么在大體積混凝土結(jié)構(gòu)硬化之前，其正處茌一種塑性 狀態(tài)中，那么如果上部混凝土結(jié)構(gòu)的均勻沉降受到了外界因素的限制，比如遇到了鋼筋或者大的骨料，或者其平面面積比較大的混凝土結(jié)構(gòu)，其在水平方向上的減縮要比垂直方向上更加困難時(shí)，便很容易形成相應(yīng)的一些不規(guī)律塑性收的縮性裂縫。

2 基礎(chǔ)底板大體積混凝土溫控工程算法分析

以某高層公寓的基礎(chǔ)底板混凝土的溫控工程施工為例，該基礎(chǔ)的平面尺寸大約是1205. 28m2，混凝土的厚度一般約為1.5米，加厚局部，最厚處大約3.9米，澆筑混凝土的量為2200 m3。平均氣溫為21℃?；炷恋膹?qiáng)度為C35，防水的等級(jí)為P8。采用連續(xù)推進(jìn)，一次到頂，自然流淌的施工技術(shù)。

經(jīng)計(jì)算，表面的溫度為24. 82℃，二者溫差為15. 40℃，。而大氣溫度和表面溫度之差是3. 82℃，所以不用采取其他的措施 。 局部加厚的混凝土內(nèi)部的最高溫度是50. 15℃，表面溫度是23. 46℃，溫差是26. 69℃，超過(guò)規(guī)定的25攝氏度，調(diào)整之后，表面溫度和大氣溫度的差，分別為19. 75℃和9.40℃。

圖2 筏板基礎(chǔ)平均測(cè)溫曲線

結(jié)合圖l、圖2更加以上顯示出的數(shù)據(jù)分析工程實(shí)測(cè)的平均溫度曲線，說(shuō)明經(jīng)驗(yàn)公式和實(shí)測(cè)溫度見有一定的偏差，需要研究更為精準(zhǔn)的方法，方便知道大體積混凝土的實(shí)際施工。

3 溫度應(yīng)力場(chǎng)與溫度場(chǎng)的有限單元法

大體積混凝土里，由于水化熱是隨著時(shí)間變化的一個(gè)物理量：有限差分解法、解析解法、有限單元法。大量工程的計(jì)算結(jié)果顯示，有限單元法是最好的。其具有的優(yōu)點(diǎn)如下：

①容易適應(yīng)不規(guī)則的邊界；

②溫度的梯度比較大的區(qū)域里，可采取的措施是加密局部網(wǎng)格，使計(jì)算的精度提高。

3.1 線性瞬態(tài)熱傳導(dǎo)問題求解

那么所討論的問題為線性的。用隱式餌法中向后差分法來(lái)求瞬態(tài)的熱傳導(dǎo)，隱式的解法之中，效果較好的就是向后差分法。

該式是線性方程組。t=0是初始瞬時(shí)，視為{T}n，代到該式中，可求得第一時(shí)段的溫度{T}n+l，用此方法逐步進(jìn)行遞推，可計(jì)算任意時(shí)間的溫度。

3.2 傳熱問題

為充分的考慮土壤溫度場(chǎng)與大體積混凝土溫度場(chǎng)互相的影響，采用了一維不穩(wěn)定的耦合熱傳導(dǎo)的方程組描述出混凝土傳熱的問題。

3.3 分析ANSYS 5.7的計(jì)算結(jié)果

本文采用了ANSYS的有限元分析軟件模擬計(jì)算了大體積混凝土的溫度場(chǎng)，提供出預(yù)防混凝土產(chǎn)生裂縫的數(shù)據(jù)，為確定大體積混凝土中耦合溫度場(chǎng)運(yùn)用的必要性及其內(nèi)部溫度場(chǎng)分布的規(guī)律。

結(jié)語(yǔ)

在建筑行業(yè)，大體積混凝土已被廣泛應(yīng)用，在施工中最重要的就是裂縫的控制，同時(shí)大體積混凝土的澆筑也是施工技術(shù)的關(guān)鍵。然而串聯(lián)起整個(gè)施工技術(shù)的核心是養(yǎng)護(hù)時(shí)溫度的控制，只有控制好溫度，才能控制好裂縫的產(chǎn)生，才能做到良好的澆筑。

[1]葉松國(guó)，鄒海江.高層建筑地下室大體積混凝土溫度裂縫的控制[J].山西建筑，2008（22）.

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