高性能混凝土的研究与发展现状

摘要 本文结合大体积砼温度应力、温度控制等相关原理，提出了施工期间温度控制的技术措施，为今后高层建筑基础工程大体积砼施工提供了有效依据。 关键词 大体积混凝土 温度控制 1 工程概况 黄岩区财政地税办公综合楼工程基础底板形状大致为正方形，长约为40m，宽约为39m；基础底板的结构采用反梁形式，反梁高为1.6m，底板部分厚为1.3m，桩基承台处为2.1m；电梯井位置局部混凝土厚度达3.6m。混凝土数量共计2870m3，一次浇筑完毕，不留施工缝，不设后浇带，属于大体积混凝土工程。基础上下部各配置φ25@150钢筋网，中间配置φ12@400钢筋网，混凝土强度等级为C35，抗渗等级为S8。底板混凝土浇筑期间正是台州地区天气较热的八、九月份，特别是基坑处于地面下6～7m左右，坑内空气流通较慢，加剧了混凝土表面温度。     市气象局所提供的资料和实测数据显示，大气日温呈正弦变化(寒潮期间除外)，其中夏季日温变曲线为，式中： ——某一时刻温度，℃；        —— ， 为时间。 因此该基础应按大体积混凝土从材料选用、配合比设计、混凝土的浇筑、养护及测温等方面采用综合措施进行温度控制。     建筑工程中，尤其是高层建筑工程中的基础大体积砼有下述特点: (1) 砼强度级别高，水泥用量较大，因而收缩变形大。 (2) 由于几何尺寸不是十分巨大，水化热温升快，降温散热亦较快。因此降温与收缩的共同作用是引起砼开裂的主要因素。 (3) 控制裂缝的方法不像块体砼那样，要采用特别的低热水泥和复杂的冷却系统，而主要依*合理配筋，改进设计，采用合理的砼配比，浇筑方案和浇筑后加强养护等措施，以提高结构的抗裂性和避免引起过大的内外温差而出现裂缝。     因而，为了有效控制基础大体积砼温度，避免出现温度裂缝，该工程在基础施工阶段采用了多种措施综合控制温度裂缝。 2 大体积砼温度裂缝 砼随着温度的变化而发生热胀冷缩，称为温度变形。对于大体积砼施工阶段来说，由于温度变形而引起的裂缝，可称为“初始裂缝”或“早期裂缝”。大体积砼施工阶段所产生的温度裂缝，是由其内部矛盾发展的结果。一方面由于内外温差和收缩而产生应力和应变，另一方面是结构物的外部砼各质点间的约束，阻止这种应变，一旦温度拉应力超过砼能承受的抗拉强度时，即出现裂缝。     大体积砼由于截面大，水泥用量大，水泥水化释放的水化热会产生较大的温度变化，由此形成的温度应力是导致产生裂缝的主要原因.这种裂缝分两种:     表面裂缝砼浇筑初期，水泥水化产生大量水化热，使砼的温度很快上升，但由于砼表面散热条件好，热量可向大气中散发，因而温度上升较少。而砼内部由于散热条件较差，热量散发少，因而温度上升较多，内外形成温度梯度，形成内约束。结果砼内部产生压应力，面层产生拉应力，当该拉应力超过砼的抗拉强度时，砼表面就产生裂缝。     收缩裂缝砼浇筑后数日，水泥水化热己基本释放。砼从最高温度逐渐降温，降温的结果引起砼收缩，再加上砼中多余水份蒸发等引起的体积收缩变形，二者都受到地基和结构边界条件的约束，不能自由变形，导致温度拉应力。当该温度应力超过砼抗拉强度时，则从约束面开始向上形成裂缝，如果该温度应力足够大，可能产生贯穿裂缝，破坏了结构的整体性、耐久性和防水性，影响正常使用。 大体积混凝土结构中，温度变化不但可能引起裂缝，对结构的应力状态也具有重要影响，有时温度应力在数值上可能超过其他外荷载引起的应力。 地下室的大体积混凝土处于基础约束范围以内，其表面裂缝在内部混凝土降温过程中，可能发展为深层甚至贯穿裂缝，引起地下室渗水，影响安全使用。 基于上述特点，在大体积混凝土结构设计中，通常要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力，但在施工过程中，大体积混凝土结构由于温度的变化而产生很大的拉应力，要把这种温度变化所引起的拉应力限制在允许范围以内是非常困难的。     总之，如何控制温度、防止裂缝发展，是大体积混凝土结构施工中最重要的课题。