李明輝蔣興祥
（雲南省第二建築工程公司；雲南省第四建築工程公司；）
〔摘要〕；利用砼溫差應力計算對大體積砼施工措施的有效性進行估量，以及砼溫度停止測量前對砼抗裂安全度核算。
〔關鍵詞〕筏板基礎大體積砼；溫度裂縫；砼自約束裂縫控制；溫差應力分析計算；砼抗裂安全度；施工控制。
1.工程概況
位於昆明市白塔路真慶文化廣場的雲南匯都國際一期c座工程，框-剪結構，共31層（含地下2層），總建築面積79613m2。其基礎為筏板基礎，基礎面積4777.94m2，筏板厚1600mm。
材料：混凝土c40、s8抗滲，鋼筋hpb235―ⅰ級鋼筋、hrb335－ⅱ級鋼筋。
按照大體積砼經驗界定條件（板厚度h≥700mm），該筏板為大體積砼。需要採取相關措施進行砼溫度控制，將其砼溫差控制在25℃內，以避免筏板砼出現溫差應力裂縫。
本文利用砼自約束裂縫控制理論進行砼溫度應力計算分析，對該筏板砼構件進行大體積施工控制需要性進行判別；筏板砼施工在採取大體積砼施工措施後，在澆灌砼前對其有效性進行估量；在澆灌砼後根據實測溫度計算筏板砼溫度收縮應力，以確保砼在溫差有效控制情況下結束砼溫度監控工作，滿足溫差應力裂縫控制要求。
2.基礎筏板按照大體積砼施工需要性判別
採用砼自約束裂縫控制理論進行計算與分析。其原理為：
澆築大體積混凝土時，由於水化熱的作用，中心溫度高，與外界接觸的表面溫度低，當混凝土表面受外界氣溫影響急劇冷卻收縮時，外部混凝土質點與混凝土內部各質點之間相互約束，使表面產生拉應力，內部降溫慢受到自約束產生壓應力。則由於溫差產生的最大拉應力和壓應力可由下式計算:
式中 ：
t、c──分別為混凝土的拉應力和壓應力(n/mm2)；
e(t)──混凝土的彈性模量(n/mm2)；
混凝土的熱膨脹係數(1/℃)
t1──混凝土截面中心與表面之間的溫差(℃)，其中心溫度按下式計算
計算所得中心溫度為42.39度。
混凝土的泊松比，取0.15－0.20。
由上式計算的t如果小於該齡期內混凝土的抗拉強度值，則不會出現表面裂縫，否則則有可能出現裂縫，同時由上式知採取措施控制溫差△t1就有可有效的控制溫差應力裂縫的出現。
2.1自約束裂縫控制計算:
計算條件：c40（空白砼），配合比（每m3）：碎石：
細砂：水＝424：900：
540：220。取 e0=3.
25×104n/mm2,=1×10-5,△t1=19.93℃,=0.15；砼3d齡期（水泥水化熱達峰值）。
(1)混凝土在3d齡期的彈性模量,由公式:
計算得: e(3)=0.77×104n/mm2;
(2)混凝土的最大拉應力由式:
計算得: t=1.20n/mm2;
(3)混凝土的最大壓應力由式:
計算得: c=0.60n/mm2;
(4)3d齡期的抗拉強度由式:
計算得: ft(3)=0.84n/mm2.
2.2大體積砼施工控制需要性分析判別
經過以上計算可以看出，在未採取任何砼改性和保溫保濕技術條件下，該基礎筏板砼內外溫差引起的拉應力大於該齡期內混凝土的抗拉強度值，基礎筏板將會出現溫差應力裂縫。因此，對於本基礎筏板施工必須採取大體積砼施工的相關措施，提高砼表面養護溫度，以防止砼出現溫差應力裂縫。
3.大體積砼溫差裂縫施工控制
該筏板基礎採取整體澆灌、幫浦送砼、機械搗固等施工方法外，特採取以下大體積砼溫差裂縫控制技術措施。
3.1大體積砼溫差裂縫控制技術措施
（1）採用低熱砼對砼進行改性。採取混凝土「三摻、多摻」技術來實現，既砼內摻入粉煤灰、礦渣粉、磷礦渣和高效減水劑（緩凝型），以達到減少水泥用量和縮小水灰比，降低砼絕對溫公升和延續砼溫公升峰值出現，從根本上縮小砼的內外溫度差，最終達到防止大體積砼構件出現裂縫的目的。 經過試配，該基礎筏板砼配合比（每m3）為：
水泥：水：石：
摻合料（粉煤灰）：外加劑＝400：180：
739：1030：50：
15.3；
（2）採取保溫保濕法對砼進行養護。對大體積砼表面進行保溫，使大體積砼保持適宜的硬化條件，防止砼熱蒸發產生表面乾縮裂縫，相對地縮小砼構件的內外溫度差，最終達到防止大體積構件砼出現裂縫目。具體方法如待砼表面收水時，嚴鋪一道黑色塑料薄膜，再加蓋草蓆等。
保溫材料（草蓆）厚度計算如下：
a.保溫材料所需厚度計算公式：
式中：i----保溫材料所需厚度(m)；
h----結構厚度(m)；
λi----結構材料導熱係數(w/
----混凝土的導熱係數,取2.3w/
tmax---混凝土中心最高溫度(℃)；
tb---混凝土表面溫度
ta---混凝土表面溫度(℃)；
k---透風係數。
b.計算引數：
混凝土的導熱係數=2.3(w/保溫材料的導熱係數i = 0.14(w/大體積混凝土結構厚度h=1.
60(m)；混凝土表面溫度tb=28.00(℃)；混凝土中心溫度tmax=42.93(℃)；空氣平均溫度ta=20.
00(℃)；透風係數k=1.30。
c.計算結果：
保溫材料所需厚度i = 0.03(m)。
按照市場銷售草蓆質量及厚度情況，草蓆覆蓋2-3層即可滿足要求。
（3）採用溫度資訊監控法進行砼溫差動態控制。共設定9個測點，用熱電偶進行測溫，大體積混凝一般允許溫差宜控制在20℃－25℃範圍內。對於溫差大於25℃的筏板區域加蓋草蓆加強保溫養護力度。
3.2筏板砼澆築3d抗裂安全度估量
根據施工採取的施工方法，裂縫控制技術措施和已知施工條件，在正式施工前先計算混凝土的最大水泥水化熱溫公升值（一般為3d），收縮變形值，收縮當量溫差和彈性模量，然後通過計算，估量混凝土澆築後可能產生的最大溫差應力，以確保所採取的技術措施的有效性。
（1）大體積混凝土結構（貫穿性或深進）裂縫，主要是由於平均溫差引起過大的溫度收縮應力而造成的。混凝土因外約束引起的溫度（包括收縮）應力（二維時），一般用約束係數法來計算約束應力，按以下簡化公式計算：
式中 ──混凝土的溫度(包括收縮)應力(n/mm2)；
e(t)──混凝土從澆築後至計算時的彈性模量(n/mm2)，一般取平均值；
混凝土的線膨脹係數,取1.0×10-5；
t──混凝土的最大綜合溫差(℃)絕對值，如為降溫取負值；當大體積混凝土基礎長期裸露在室外，且未回填土時，△t值按混凝土水化熱最高溫公升值(包括澆築入模溫度)與當月平均最低溫度之差進行計算；計算結果為負值，則表示降溫，按下式計算:
計算所得，綜合溫差△t=18.60度；
t0──混凝土的澆築入模溫度(℃)；
t(t)──澆築完一段時間t,混凝土的絕熱溫公升值(℃)，按下式計算：
計算所得，絕熱溫公升值t(t)=34.51度；
ty(t)──混凝土收縮當量溫差(℃)，按下式計算：
計算所得，收縮當量溫差ty(t)=-1.41度；
th──混凝土澆築完後達到的穩定時的溫度，一般根據歷年氣象資料取當年平均氣溫(℃)；
s(t)──考慮徐變影響的鬆弛係數，一般取0.3-0.5；
r──混凝土的外約束係數，當為岩石地基時，r＝1；當為可滑動墊層時，r＝0，一般土地基取0.25-0.50；
c──混凝土的泊松比。
（2）計算:
取s(t)=0.19，r＝0.50,=1×10-5,=0.15。
a.混凝土3d的彈性模量由式：
計算得: e(3)=0.77×104
b.最大綜合溫差 △t=18.60℃
c.基礎混凝土最大溫差應力,由式：
計算得: =0.16n/mm2
d.不同齡期的抗拉強度由式:
計算得: ft(3)=0.84n/mm2
e.抗裂縫安全度:
k=0.84/0.16=5.25>1.15 ，滿足抗裂條件。可知，所採取的措施可以滿足預控制要求。
4.砼溫度監控與砼抗裂安全度核算
4.1砼溫度監測
對所設計的9個測溫點進行8天的溫度監測，其中＃3點（最為典型）中心溫度為：tmax（1d）＝65.4 ℃；tmax（2d）＝ 73.
5℃；tmax（3d）＝ 77.4℃；tmax（4d）＝76.9℃ ；tmax（5d）＝ 75℃；tmax（8d）＝60.
1 ℃。 最大溫差t△1=23℃,小於25℃，砼溫差處於受控狀態。
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1 編制依據 1.1 混凝土結構工程施工質量驗收規範 gb 50204 2002 普通混凝土設計規程 jgj 55 95 1.2 廣東省建築設計研究院的武漢三金房地產開發 雄楚天地1 樓工程施工圖。1.3 雄楚天地施工組織設計 1.4 高層建築施工手冊 第二版 1.5 建築施工手冊 第四版 1.6本...