大体积混凝土防温度裂缝的跟踪测试信息化施工技术.pdf

大体积混凝土防温度裂缝的跟踪测试 信息化施工技术 王文利’ 陈建兵 徐长春 1 ． 河北建Z - 集团有限责任公司 石家庄0 5 0 0 5 1 ；2 ． 河北省第四建筑工程有限公司 石家庄0 5 0 0 5 1 摘要 ：依据大体积混凝土温度场的温度变化规律和温度应力变化规律，提出温度裂缝控制方案，在施工过程中采用跟 踪测试信息化施工技术，有利于控制大体积混凝土施工质量，增强结构物的耐久性和安全性。结合实例，证明大体积 混凝土施工防温度裂缝跟踪测试信息化施工技术的可行性，对同类型工程具有一定的研究价值。 关键词：施工技术 大体积混凝土 裂缝控制 温度 信息化 监测 中图分类号：T V 5 4 4 + ． 9 1 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 4 — 1 0 0 1 ( 2 0 1 4 ) 0 7 — 0 8 2 1 — 0 3 I n for ma t io n iz e d Co n s t r u c t ion T e c h n o l o g y f o r F o l l o w- u p De t e c t i o n o f T e mp e r a t u r e Cr a c k i n g。 Ma s s Con c r e t eemp e r a t u r e i n Ma s s c ； on c W a n g W enl i Ch en Ji a nb i n g Xu Ch an g ch un 1 ． H e b e i C o n s t r u c t i o n Gr o u p C o ． 。 L t d ． S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 5 1 ： 2 ． H e b e i P r o v i n c e N o ．4 C o n s t r u c t i o n C o ． ， L t d ． S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 5 1 1 施工方案 1 ． 1 工艺原理 通过优化配合比设计 ，采取必要 的技术措施 ，降低大 体积混凝土水化热 ，控制温升 ，延缓降温速率 ，减少混凝 土收缩 ，控制混凝土出现裂缝 。 1 ． 2 技术措施 1 ．2 ． 1 材料 选择 水泥 ：采用某公司生产的R O4 2 ．5 。 粗骨料 ：采用碎石，粒径5 ～2 O mm，含泥量为0 ． 2 ％。 细骨料 ：采用中粗砂 ，含泥量为2 ％。 粉煤灰 ：掺加磨细粉煤灰可改善混凝土的黏聚性、和 易性 ，便于泵送 ，粉煤灰的掺量控制在1 0 ％以内。 外加剂 ：为达到能减水缓凝 ，本工程选用Q S N - 0 1 A 萘 系 高效 型减水 剂 。 1 ． 2 ． 2控制混凝土 出机温度 根据由搅拌前混凝土原材料总热量与搅拌后混凝土总 热量相等的原理 ，混凝土的出机温度 与原材料的温度成正 比，因此外界气温高时需对原材料采取降温措施 。 1 ． 2 _ 3 控制混凝土浇筑温度 且连续均衡供应 为确保施工进度和证施工质量 ，大体积混凝土浇筑应 Q|_ 作者简介：王文利 ( 1 9 7 2 一)，男，硕士，高级工程师，一级 建造师。 通讯地址：河北省石家庄市友谊路北大街1 4 6 号 ( 0 5 0 0 5 1 )。 收稿 日期 ：2 0 1 4 - 0 4 ． 1 4 连续均 匀供应 ，确保供应量不少于5 0 m ／ h 。在浇筑过程 中，由于输送混凝土管道阻力问题 ，送管道温度过高 ，应 采用麻袋包裹住输送管道 ，在其上覆盖草包并反复淋水 ， 以达到降温。 考虑混凝土的水平分层浇筑装拆管道过于频繁 ，施工 组织难以实施 ，故采用分层浇筑方式 以使混凝土的水化热 尽快散开，控制分层浇筑推进时间，确保下层混凝土有效 散热 ，但应超过混凝土初凝时间 ，以防出现冷缝及无计划 施 工缝 。 1 ． 2 ． 4 加 强混凝土养护 混凝 土浇筑完6 h内加 以覆盖和浇水 ，大体积混凝土 养护开始时间为浇筑完成后1 2 h 以内开始 ，养护方法根据 气温不同采用降温和保温两种。降温即蓄水洒水或喷水养 护 ，保温是使用保温材料覆盖养护 ( 塑料薄膜 、草袋等 ) 及薄膜养生液养护。浇水次数以能保持混凝土有足够的湿 润状态为准，养护期限不少于7 d 。 1 ． 2 ． 5 监控混凝土温度动 态变化 温度直接影响整个混凝土基础质量 ，因此在施工过程 中应监测各温度变化 ，及时调整温控措施 ，保证规范要求 的内部与表面的温差小于2 5 K 及降温速率。 2 施工方法 2 ． 1 混凝土浇筑原则 连续浇筑 ，内部密 实，不出现 施工冷缝及无计 划施 工缝 。采取水平沿底板方 向平行推进 ，竖 向采用斜 向分 2 01 4．7 Bl m d i I I g c。 ns t m c t i o n I 8 2 l 层、薄层浇筑、自然流淌、循序推进、一次到位的连续浇 筑方式 。 2 ． 2 振 捣 采用二次振捣方法 ，准备4条振捣棒对基础混凝土边 角进行全面振捣 ，振捣插点均匀排列 ，逐 点移动 ，顺序进 行。下层混凝土振捣应 自下而上，上层振捣 自上而下 ，振 捣直到混凝土不再下沉 ，不再形成气泡 ，表面出浆呈水平 状态为止。振捣棒操作做到 “ 快插慢拔” ，振捣下棒间距 不大于振捣作用半径的1 ． 5倍 ，插入下层混凝土内深度不应 小于5 O mm，浇筑层厚度为振捣器作用部分长1 ． 2 5倍 ，一 般可取5 0 c m。 混凝土初凝前要进行一次振捣 ，防止泌水在细骨料和 水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土对钢筋的握 裹力，以增强密实度、强度及抗裂性。 2 ． 3 泌水 处理 由于混凝 土输送采用泵送 ，振捣后必将产生大量水 分 ，在浇筑过程 中会产生大量泌水和浆水 ，经混凝土坡脚 流淌到坑底 ，经积水坑排放到基坑外 。 2 ． 4 混 凝土表面处理 为保证混凝土表面平整度和标高 ，在钢筋支架上焊接 1 0 mm@ 2 0 0 0 m m的竖向钢筋，根据设计标高做标记。初 凝前用木抹子对混凝土表面打磨压实 ，混凝土初凝后 ，再 两次搓压 ，闭合混凝土表面收缩裂缝 ，覆盖保温层进行养 护。 2 ． 5 混凝土养护及试块留量” 伽 混凝土养护采用蓄热法 ，塑料布 间隔草 袋作 为保温 层 ，根据混凝土配合 比及施工期 间环境气温确定保 温层 厚度。混凝土浇筑后 ，按顺序及 时盖上 塑料膜作 为密封 层 ，铺上草袋。在混凝土降温过程 中，控制保温层厚度 ， 进而控制表层混凝土降温速率 ，确保混凝土内外温差小于 2 5 k 。混凝土保温养护不少于1 4 d ，在养护期间，根据测试 混凝土凝结过程的温度变化情况 ，及时发现易发生裂缝区 域 ，并采取有效措施 ，防止裂缝产生。 3温度和应变监测 背景工程的总建筑面积约5 2 0 0 0 m 。其中水泥粉磨底 板尺寸1 5 ． 6 m1 5 ． 5 m 5 m，混凝土浇筑量为1 2 0 0 m ， 为大体积混凝土 ，强度等级为C 3 0 。监测内容为外界环境 温度、混凝土入模温度、混凝 土内部温度和混凝土的应变 等。通过测温和应 变监测 ，得出结构物内部及表面的温度 和应 力 ，以此为依据 ，采取有效措施控制温升和降温速 率 ，防止产生裂缝。 3 ． 1测温监测点布置m 根据平面形状尺寸、厚度等不同情况 ，合理经济地布 设测温点，如图1 、图2 所示。 8 2 2f 建 筑 施 工第 3 6 卷第 7 期 为保证测温点的代表性和可比性，混凝土测温孔应不 大于2 5 mm，本工程大体积混凝土内部共布置2 4个测温 点，表层测温点、中层测温点、底层测温点各6个 ，埋设 深度分别为0 ． 2 m、2 ． 5 m、4 ． 8 m。 】 |_ 测点 I 景 I ’ 测 点 午 嚣 I 测点 I 、 图1温 度监测点平面布置示意 图2 温度监测点剖面示意 3 ． 2 温度监测点监测 监测内容主要包括外界环境温度、混凝土入模温度 、 混凝土内部温度。 根据 工期安排 ，立磨 基础 大体积混凝土施工在夏初 施工。采用混凝土公司预拌混凝土 ，搅拌车运输 ，拖泵输 送 ，混凝土入模温度为2 5。 C。 混凝土中心温度和表面温度 的测量应在在混凝土浇筑 完毕1 2 h 后开始 ，第1 ～ 5 d 内每隔2 h 测一次，第6 ～1 5 d 内 每隔4 h 测一次，第1 6 d 之后每隔6 h 测一次 ，与此同时监测 施工环境温度。 3 ． 3 监测 结果与分析 3 ． 3 ． 1 温度 变化 曲线 根据记录绘制各组典型测点的温度变化 曲线 ，如图3 所示 。 慝 l— F 表 面 温 度 l ，n I--餮 F寝 面 温 度 l ⋯ 5 7 9 I】 J 5 l 7 龄期^ | 龄期， d 龄期 图3 测温点混凝土温度随龄期的变化 曲线 通过以上监测数据可知 ， 大，各部位温度分布不均衡 ， 混凝土养 护初期温度 变化最 与外界接触处 ( 靠近模板边 ≤ 一 ～ 一 度 度 一 一 濑度激 一 一 面潞耐 一 一 表心表 一 一 中l上l I }一{ j 缘和混凝土上表面 ) 监测点温度 曲线波动较大 ，主要受表 面所接触外界温度变化和外部接触介质 的影响。混凝土内 各 中心测点温度峰值基本发生在混凝土浇筑后3 —5 d ，温 度在5 9。 C～6 4。 C 之间。由于混凝土的上表面散热面积大， 与外界环境直接接触 ，因而放热量大 ，故混凝土上表面温 度低于下表面温度。混凝 土是热的不 良导体 ，侧面为木质 模板 ，所以可 以认为主要的热传 导是沿垂直方向，由于水 泥粉磨大体积混凝土体积较大 ，高度为5 m，中心温度很难 释放 ，故在养护中期降温极其缓慢。下表面温度受本工程 C1 0 素混凝土垫层 的影响 ，很难往下释放热量 ，所 以下表 面一直维持在一个特别缓慢的降温阶段。 3 ． 3 ． 2混 凝 土 应 变测 定 通过 实测混凝土应变，绘制典型各测温点应变变化曲 线，如图4 所示。 京 氇 2 5 0 2 00 1 50 i 1 00 ∞ 理0 5 0 ～ 10 0 龄期，d 一 龄期／ d 龄期， h 图4 测温点应变随混凝土龄 期的变化 曲线 由图4 可知 ，混凝 土的最 大拉应力一般 出现在混凝土 上表面 ，上表面通过 与大气进行热交换 ，温度迅速下降 ， 所以上表面应变一开始会出现微小的压应变，而混凝土内 部 浇筑时间较上表面早、温度下降较慢 ，以至于产生 内外 温差的结果，此时混凝土正处于 “ 易开裂期”。1 号点由于 位于 中心位置 ，中心温度很难释放 ，故应变一直处于压应 变状态。所 以混凝土上表面是 出现温度裂缝 的危险区域。 中心应变与上表 面应变趋势相近 ，随着 混凝土温度 的降 低 ，虽然拉应变越来越大，但此时混凝土己具有一定的抗 拉强度 ，可 以抵御所受的微小拉应力的作用 ，此时混凝 土 出现裂缝 的可能性并不大。3 号点和6 号点由于在最外侧 ， 接近混凝土边缘位置，下表面温度散热较快，所以从第3 天 之后一直处于拉应变的状态。 3 ．3 _ 3 混凝 土轴 心抗压 强度和抗拉强度 本 次试 验制作 的c3 0 非标 准1 5 0 mm 1 5 0 mm 1 5 O mm立方体抗压强度试块均在标准条件下进行养护 ，试 验时混凝土龄期分别为3 d 、5 d 、7 d 、1 0d、1 4 d 、2 1 d 、 2 8 d。 实验结果表明 ，大体积混凝土试块在该配比之下 ，标 准养护混凝土3 d 内强度可以达到设计 的5 0 ％，根据以往数 据比对 ，可发现该试块3 d 内可以达到同条件标准养护试块 强度1 - 3 ～1 ．5 倍 ，2 0 d 的强度可以达到1 0 0 ％，2 8 d 的强度可 以达到设计的1 2 0 ％左右。说明该配比混凝土在大体积内部 较高的温度下强度增长较快 ，采用2 8 d 强度配比来配置大 体积混凝土在强度上 比较偏于保守 ，而且水化热较高 ，经 济上也比较浪费。 4 结语 大体积混凝土裂缝的产生受混凝土原材料、配合比、 施工方法、施工质量、养护、环境等多种因素的影响 ，控 制混凝土工程裂缝产生应采取多方面措施。大体积混凝土 的跟踪测试信息化施工技术是在混凝土施工过程中实施混 凝土的温度、应变一 应力跟踪监测 ，做到混凝土工程跟踪、 监测、监控、施工的有机结合 ，实现信息化施工 ，根据监 测信息及时调整施工方案，从而确保大体积混凝土的施工 质量 ，有效防止裂缝的产生 ，该项施工技术的成功应用对 于类似工程具有现实指导意义。 9 9 0 0 [ 1 ]刘明生， 施尧夫， 刘建明． 基础底板大体积混凝土夏季施工技术 L 『 ] ． 施工技术，2 o o 6 ( ] 1 ) ： 6 2 - 6 3 ． 【 2 ]朱伯芳． 大体积混凝土温度应力与温度控制【 M] ． 北京： 中国电力 出版社 ． 1 9 9 8 ． [ 3 】王铁梦． 工程结构裂缝控制【 M】 ． 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 2 ． [ 4 ]王强， 杨智 良． 大体积混凝土裂缝的形成与预防初探[ J ] ．安徽建 筑， 2 0 0 5 ( 4 ) ： 3 8 - 3 9 ． 【 5 ]韩素芳， 耿维恕． 钢筋混凝土结构裂缝控制指南[ M】 ． 北京： 化学工 业 出版 社． 2 0 0 6 ． [ 6 ]郑国新． 桥梁建筑中大体积混凝土的施工质量控制[ J ] _ 淮北职业 技术学院学报，2 0 0 9 ( 5 ) ：2 6 — 2 7 ． [ 7 】 陆庆． 钢筋混凝土结构裂缝 的分析与控制[ J ] ． 山西建筑， 2 0 0 7 ( 2 ) ： 81 — 8 5． [ 8 】 彭立海， 阎士勤， 张春生， 等． 大体积混凝土温控与防裂[ 1 ． 河南郑 州： 黄河水利 出版社，2 0 0 5 ． [ 9 ]9 璐璐， 李兴贵． 大体积混凝土裂缝控制的研究与进展[ J ] ． 水利与建 筑工程学报， 2 0 1 2 ( 2 ) ： 1 4 6 — 1 5 0 ． [ 1 o ] 江正荣． 建筑施工计算手册[ M】 ． 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 7 ． [ 1 1 】 刘晓燕， 严露， 何先明．桥梁大体积混凝土施工温度场与温度应力 的仿真分析[ J ] ． 湖南理工学院学~ 2 0 0 6 ( 1 2 ) ： 8 5 — 9 0 ． 【 2 0 1 4‘ 7 Bu i l d i n g Co n s t r u c t i o n I 8 2 3