3.5米超厚大底板砼浇筑保温措施及抗裂分析

季斌 季磊 陈亚东 王能金

摘要:本文以南通润华国际中心工程主楼53层超高层建筑地下窒底板3.5m厚的大体积混凝土结构施工中的专项保温措施及抗裂分析为研究对象，探讨防止底板大体积混凝土出现裂缝的施工技术，提供切实可行的实践经验。

关键词：超高层建筑超厚底板、大体积混凝土、温度措施、应力控制

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

一、工程概况

本工程为南通润华国际中心主楼，地下室为三层，采用C40抗渗混凝土, 地下室设计防水等级为一级，抗渗等级为1Mpa(S10)。地下室底板最大厚度达3.5m，属大体积混凝土，而大体积混凝土施工常见的质量问题是温度裂缝。

二、温控目的

地下室底板3.5米厚，C40、P10大体积混凝土浇筑，因水泥水化热的积累和传导，在混凝土内部升温过程中形成较大的内部与表面温差及综合温差，而所产生的温度应力极易使混凝土产生早期开裂，影响混凝土的强度、耐热性等，尤其是抗渗性能大大降低，因此，必须采取严格的保温保湿措施，必须达到控制内外温差，即混凝土的中心温度与表面温度之差小于25 oC，混凝土表面温度与环境温度之差小于20 oC，降温速率不宜大于20C/d 。避免贯穿性裂缝或深层裂缝。

三、控制内外温差——专项保温措施

1.混凝土的拌和温度：Tc=∑TiWC/∑WC = 46586 /2587=180C

2.混凝土的浇筑温度：Tj=Tc+(0.064+0.126+0.09)×(Tq-Tc)=18-0.28×2=17.440C

需经实测：控制浇筑温度小于17.440C 。

3.控制内外温差，即混凝土的中心温度与表面温度之差小于25 oC，混凝土表面温度与环境温度之差小于20 oC。

（1）11月，环境气温：20oC——12 oC，平均16 oC。

（2）混凝土28天的绝热温升：

TR= WQ/Cρ

W——混凝土中水泥用量（kg/m3）；

W=320+0.3×122=356.6 kg/m3 Q28=375 KJ/Kg

TR= WQ/Cρ=356.6×375/（0.97×2400）= 570C

（3）砼实际最高温度发生在第三天：

砼厚3.5m，ζ=0.71，Tmax=17.44+57×0.71=57.91oC

（4）环境平均气温：16 oC

57.91oC-16oC=41.91oC＞ 25 oC，∴应采取保温措施。

4.保温层选择

采用覆盖二层麻袋保湿、保温养护，采用二层塑料薄膜分别封闭底板面、洞口侧面及覆盖麻袋表面，以实现混凝土的湿养护。经常洒水，使混凝土表面保持湿润状态。

通过计算：砼的中心与表面温差：57.91-31.6=26.3℃≈25℃

砼表面与环境温差：31.6-16=15.6℃＜20℃

所以采用覆盖二层麻袋和二层塑料薄膜保湿、保温养护符合要求。

3.5 加强测温及调控措施（及时调正保温层厚度、确保湿养护）

3.5.1测温工作组：在温度检测数据记录过程中，测温小组由三人组成，其中主管一人；测温由二人专人负责，测温时尽可能通知监理一同测量。

数据记录要求：混凝土入模后，测温工作即开始，需要测量以下各温度数据：、大气温度； 、混凝土入模温度；、混凝土表面温度及内部各深度温度。

3.5.2不同浇筑龄期3.5m底板，内部、表面温度实测表

据表1实测砼中心温度与表面温度差, 据表1 ＜250C

四、基础筏板抗裂分析——温度应力控制

大体积混凝土的贯穿性裂缝或深层裂缝，主要是由温差和收缩温差引起过大的温度——收缩应力所致。混凝土因外约束引起的温度——收缩应力公式：

通过分析， 掺入JMⅢ微膨胀剂的混凝土，不会开裂，，且必须湿养护，宜不少于14d 。

五、地下室底板大体积混凝土温控报告分析

1.温控方案

1.1 温度测点的布置：

（1）对于本工程水平方向按对称布置的原则，按间距10-15米左右布置，并在边缘处散热比较快的地方布置一组测点；每一个温度测点在高度方向设置三个测温元件，分别在离底板顶面200mm,中心位置和地板地面以上200mm。

（2）混凝土浇筑块体表面的温度应以表面以内200mm处为准;测温元件的选择及安装:测温元件的误差应不大于0.3℃，且应在安装前进行24小时浸水实验进行筛选。测温元件安装位置应准确、牢固并与钢筋固定架金属绝热，测温元件的引线应集中布置，并加以保护，混凝土施工时，下料振捣均不得直接接触测温元件及其引线。

（3）本工程共布置测温点10个，且均布置于地下室底板3.5m处，测点平面、立面布置见下图1、图2。

图1 测温点水平布置图图2.测温点立面布置图

1.2 测温

采用JDC-2型温度测试仪，温度探头预先埋入大体积混凝土内，在温度测点处的钢筋骨架上绑扎一根Φ12的螺纹钢筋，且高出板面30cm。将测温线固定在Φ12的螺纹钢筋上，同时避免浇筑混凝土时损坏、折断探头导线。测温线的插头用塑料袋罩好，避免潮湿，保持清洁，为便于测温，留在外面的导线长度不应小于20cm。测温时，将各测温点插头依次插入主机插座中，主机屏幕上即可显示相应测温点的温度，并作好记录。

1.3 温控措施

（1）在底板混凝土浇筑前，结合地产材料，优化原材料，配制高性能混凝土，降低水泥水化热，减少水泥用量；采用低水胶比；提高混凝土的极限抗拉强度，延长混凝土凝结时间。确定定出优化的配合比。

（2）混凝土制备质量和连续供应是保证大体积混凝土质量的关键，本工程要与商品混凝土搅拌站协调，签署严格的混凝土生产供应令，配备足够数量的混凝土搅拌车，保证混凝土均匀连续供应。

（3）由于本项目主要集中在冬季施工，施工现场采用蓄热法进行混凝土养护，基本可以满足混凝土保温保湿要求，利用保温材料提高新浇混凝土表面温度，减少混凝土内外温差。养护过程中，根据温度的测试情况，随时调整覆盖层的厚度，保证混凝土内外温差小于25℃，考虑到实际配筋情况，短时间最大温差不超过30℃。同时也控制混凝土降温速率。

（4）底板表面混凝土浇筑结束，用木蟹抹平，铁滚筒打压后，混凝土初凝后，覆盖一层薄膜，在薄膜上覆盖2层麻袋。另外，准备一层保温材料，根据监测温度变化情况覆盖，以防止刮风、下雨，气温陡降。

2. 测量数据分析

每天测试5次，分别为7:00、11:00、15:00、19:00、23:00，每个时间点间隔为4小时。

1—10号测点在第一天的测试过程中，中部温度和下部温度呈波动现象，而上部温度受水泥水化热的影响仍然显示较明显的上升趋势。第三天后温度开始平缓下降。最高温度为75--77℃，最大温差为19-22℃。

通过数据分析可知：

（1）混凝土从开始浇筑起，就开始水化发热，温度上升比较明显,上升幅度也比较大。在2～4d内水化温度达到最高值，在接下来的一段时间内维持在这个峰值状态。

（2）约3d-4d后，混凝土内部的温度开始下降，但下降速率远小于温度上升速率，曲线比较平缓，混凝土降温速率得到有效的控制，防止由于降温过快或不均匀而产生较大的拉应力产生贯穿性的裂缝。在温度下降过程中，热量主要通过底板的表面散发到大气层中。因此,混凝土底板的降温过程是一个从上到下的冷却过程，上表面层的温度变化受大气温度的影响比较大，在测试过程中会出现波动。

（3）混凝土浇筑后在2～4天达到最高温度，持续几天后开始进入降温阶段，由于采取了蓄热法进行混凝土养护，提高了表面混凝土的温度，减少混凝土内外温差，十个测点的最大温差为22℃，保证混凝土内外温差小于25℃。

结论

本工程对3.5m厚度的基础底板的抗裂大体积混凝土浇筑后的温度进行监控，并采取相应的温控措施，使混凝土最大温差控制在规范要求内，有效保证了不出现底板贯穿和表面裂缝、保证了结构使用的耐久性。

参考文献

【1】《建筑施工手册》（第四版）编写组.建筑施工手册.中国建筑工业出版社，2003.9

作者简介

季斌 通州建总集团有限公司副总经理、本科学历、一级建造师、高级工程师