地下室混凝土结构施工的保温养护分析.pdf

96Industrial Construction Vol. 41， No. 11， 2011工业建筑2011 年第 41 卷第 11 期 地下室混凝土结构施工的保温养护分析 王潇洲 广东交通职业技术学院，广州510650 摘要以某大厦地下室混凝土浇筑温控施工为例， 阐述大体积混凝土筏基和长墙在施工方案阶段应做 的温度控制试算分析工作。厚 2. 2 m 的筏基在日平均温度为 22 ℃ 时进行施工， 采用混凝土表面贮水蓄热保 温保湿养护措施是可行的， 可使混凝土内、 外温差有效控制在 25 ℃ 以下， 不会产生温度裂缝。而混凝土长墙 带模保温养护、 合理留置后浇带间距， 是墙体预防开裂的关键。对筏基和长墙的温控指标测算， 为地下室混 凝土结构的顺利施工提供了理论依据。 关键词大体积混凝土;筏基;混凝土长墙;保温养护;内、 外温差;措施 HEAT PRESERVATION AND CURING MEASURE ANALYSIS OF CONCRETE STRUCTURE CONSTRUCTION IN BASEMENT Wang Xiaozhou Guangdong Communication Polytechnic，Guangzhou 510650， China Abstract This paper based on the example of a basement in the constructed building which has its concrete poured and temperature controlled． And then it expounds that the works on pilot calculation of temperature-controlling should be cuted during the construction plan of mass concrete． When the 2. 2 m thick mass concrete of the raft shape foundation is constructed at daily mean temperature 22 ℃ ，the curing of adopting heat insulation and wet retaining and storing water on the surface of the concrete is feasible． The heat difference between the inside and the outside of mass concrete can be controlled below 25 ℃ and there are no temperature cracks． Moreover the long concrete wall with concrete work，which preserves temperature curing and puts on reserving post-pouring belts reasonably，is the key to the crack-preventing of wall． The temperature-controlling inds are estimated of the raft foundation and the long concrete wall，which provide a theoretical basis for the smooth construction of concrete structure． Keywords mass concrete;raft foundation;long concrete wall;thermal insulation curing;temperature difference of center and surface;measures 作者 王潇洲， 男， 1965 年出生， 副教授， 国家注册一级建造师， 注册监理工程师。 E － mail wxz-gz 163． com 收稿日期 2011 － 03 － 01 大体积混凝土 ［1］是指混凝土结构物实体最小 几何尺寸不小于 1 m 的大体量混凝土， 或预计会因 混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导 致有害裂缝产生的混凝土。 保温养护是大体积混凝土施工的关键环节。保 温养护有两个主要目的 一是通过减少混凝土表面 的热扩散， 从而降低大体积混凝土浇筑体的内、 外温 差值， 降低混凝土浇筑体的自约束应力; 二是降低大 体积混凝土浇筑体的降温速率， 延长散热时间， 充分 发挥混凝土强度的潜力和材料的松弛特性， 利用混 凝土的抗拉强度， 以提高混凝土承受外约束应力时 的抗裂能力， 达到防止或控制温度裂缝的目的。因 此， 选择一种有效的保温保湿养护方式以及采取综 合的施工技术措施， 是控制混凝土内、 外温差和混凝 土内部温度应力， 保证大体积混凝土结构施工质量 的关键。 1工程概况 广东某综合大厦， 主体塔楼为 28 层框筒结构， 占地面积约11 000 m2， 平面最大尺寸128. 35 m 84. 0 m。本工程地下室 1 层， 采用厚 2. 2 m 的筏板 基础， 3 月上旬施工。地下室混凝土结构施工中遇 到的混凝土温度收缩裂缝控制问题有 1 大体积混 凝土筏基施工的温控抗裂技术问题; 2 混凝土外墙 带模保温保湿养护的温控抗裂预防措施。 地下室混凝土结构施工的保温养护分析 王潇洲97 对大体积混凝土筏基和长墙在浇筑前进行温控 验算分析， 其目的是为了确定温控指标及制定温控 施工的技术措施， 防止或控制有害裂缝的发生， 确保 大体积混凝土的施工质量。 2筏基的保温养护措施分析 该工程筏基底板面积为 2 060 m2， 板厚 2. 2 m， 最大尺寸为 58. 5 m 45. 5 m。混凝土设计强度等 级为 C35， S8 泵送商品混凝土。设计要求筏基沿高 度一次浇筑、 水平方向不设后浇带。混凝土浇筑量 超过 4 500 m3， 属于大体积混凝土施工， 选择一种有 效的保温保湿养护方式是必要的。 2. 1筏基的主要技术措施 2. 1. 1混凝土配合比 水∶ 水泥∶ 砂∶ 石子∶ 粉煤灰∶ UEA 型膨胀剂∶ DL- 3 型 缓 凝 剂 179 ∶ 298 ∶ 757 ∶ 1 046 ∶ 60 ∶ 40 ∶ 3. 98 kg/m3 0. 601 ∶ 1. 00 ∶ 2. 54 ∶ 3. 51 ∶ 0. 201 ∶ 0. 134∶ 0. 013。水泥选用 POⅡ52. 5 水泥， 可提高 抗硫酸盐侵蚀性能并降低放热速率。掺合料采用 Ⅰ级磨细粉煤灰。掺加适量 UEA 膨胀剂， 从材料角 度提高了混凝土抗裂能力。 2. 1. 2混凝土浇筑方案 混凝土浇筑采用“斜面分层一次浇筑到顶” 的 方案。按混凝土自然流淌坡度、 斜面分层、 连续逐层 推移、 一次到顶的方法进行浇筑。浇筑方向沿横向 短向 进行， 每次浇筑工作面不超过 3 m， 混凝土分 4 层浇筑， 厚 550 mm。浇筑过程中， 每层混凝土初 凝前都要确保被上层混凝土覆盖， 保证上、 下层浇筑 间隔不超过混凝土初凝时间， 避免施工冷缝出现。 2. 1. 3混凝土表面处理 混凝土表面的收头处理是减少表面收缩龟裂， 控制筏基板面标高和平整度的重要措施。因此， 在 混凝土浇筑至标高时， 安排专人用刮尺刮平多余浮 浆， 用铁滚筒滚压 2 ～ 3 遍， 控制好终凝前混凝土表 面的二次抹光， 以防止表面龟裂。收头时间控制在 1. 5 h 内， 然后再实施保温、 保湿、 养护措施。 2. 2筏基的贮水养护及测温控制 2. 2. 1筏基的贮水蓄热养护措施 经综合分析比较， 本筏基采用混凝土表面贮水、 蓄热、 保温、 保湿、 养护措施 图 1 。在终凝后的混 凝土表面用砖砌筑贮水池， 分格贮水。各贮水池长 3. 0 m、 宽 2. 0 m、 高 0. 07 m， 贮水高度为 0. 05 m。 贮水的目的是利用水对混凝土进行养护和蓄热， 在 混凝土表面形成 1 道保温屏障， 再在贮水池上面覆 盖1 层厚 0. 5 mm 的塑料薄膜。塑料薄膜一方面防 止水分蒸发和热量散失; 另一方面利用贮水池水面 与塑料薄膜之间架空层 约厚 5 mm 的空气保温， 并且隔离了外界雨水和大气温度的变化对贮水池水 温的直接影响， 最后养护 14 d。14 d 后， 继续保持 混凝土表面湿润。 1石灰砂浆砌筑; 2贮水池挡格 墙 ; 3塑料薄膜周边用重物压牢; 4厚 0. 5 mm 塑料 薄膜覆盖; 5贮水高 50 mm; 6筏形基础底板 图 1混凝土表面贮水保温养护示意 Fig． 1Diagram of the concrete surface curing with water-stored thermal insulation 2. 2. 2混凝土测温控制 筏基底板均匀布置 15 个测温点， 每个测温点沿 垂直方向有 1 组 4 个测温数据 图 2 ， 包括空气温 度 A ， 混凝土表面温度 B ， 中心温度 C ， 底部温 度 D 。混凝土浇筑后， 温度上升阶段每 2 h 测温 1 次， 持续测温 3 ～ 4 d， 待温度下降后， 每 8 h 测温 1 次。 根据事先确定的温控指标和监测数据指导养 护工作。 1保温层; 2大气层测温点; 3混凝土内测温点; 4筏形基础底板混凝土 注 A 、 B 、 C 、 D 分别为空气温度、 混凝土表面温度、 中心温度、 底部温度。 图 2测温断面测点布置 Fig． 2Disposition of measuring points on the temperature-measuring cross section 施工及养护期间的测温记录显示， 空气日平均温 度 A 为 22 ℃， 混凝土入模实测平均温度为 26 ℃， 筏基表面温度 B 最高为 41. 3 ℃;中心温度 C 最 高为 62. 5 ℃。混凝土内、 外温差最大达到 20. 2 ℃， 98工业建筑2011 年第 41 卷第 11 期 测温结果证明筏基的贮水养护措施是成功的。 2. 3养护措施的温控计算及结论 2. 3. 1混凝土中心最高温度 Tmax Tmax Tj Thξ 1 式中 Tj为 入 模 温 度， 3 月 上 旬 取 26 ℃ ;T h WQ/Cγ 为混凝土内部最高绝热升温值， 其中， 水泥 用量 W 298 kg/m3， PO 52. 5 号水泥水化热 Q 461 kJ/kg， 混凝土比热容 C 0. 97 kJ/ kg℃ ， 混 凝土密度 γ 2 400 kg/m3; 散热系数 ξ 0. 63。得 到Tmax 63. 18 ℃ 2. 3. 2混凝土表面温度 Tb t Tb t Tq 4 H2 h H － h ΔT t 2 式中 Tq为大气环境温度， 取 22 ℃ ， 则 ΔT t Tmax－Tq 41. 18 ℃ ; H 为计算厚度， m， 按单面暴露 于空气的平板看待，H h h; 而 h为混凝土虚拟 厚度， m， 按式 3 计算 h Kλ0 ∑ δi λi 1 β q 3 式中 混凝土的导热系数 λ0 2. 33 W / m K ， 折减 系数 K 0. 67; δi为第 i 层保温材料厚度， m; λi为第 i 层保温材料的导热系数， W / mK ; βq为空气层 的传热系数， 取 23. 0 W / m2K 。 由图 2 所示， 贮水高 δ1 0. 05 m， 水的 λ1 0. 58 W / m K ; 空气层 δ2 0. 005 m， 空气的 λ2 0. 03 W / m K ; 塑料薄膜层厚 δ3 0. 000 5 m， 塑料 的 λ3 0. 035 W / m K 。 2. 3. 3混凝土筏基温控计算 混凝 土 筏 基 里表最大温差 ΔT1 t Tmax－ Tb t ，计算结果见表 1。 表 1混凝土筏基内、 外最大温差计算 Table 1The maximum temperature- difference calculation inside and outside the concrete raft foundation 类别h /mH /m Tb t/ ℃ ΔT 1 t/ ℃结论 无保温措施0. 072. 2726. 9236. 22 ΔT 1 t＞ 25 ℃ ， 无措施， 将开裂 贮水保温措施0. 482. 6846. 2216. 96 ΔT 1 t＜ 25 ℃ ， 有效控制内、 外温差 2. 3. 4小结 筏基养护期间的测温记录显示， 混凝土中心最 高温度达到 62. 5 ℃ ， 内、 外最大温差为 20. 2 ℃ 。计 算值与实测结果基本符合。因此， 贮水蓄热保温、 保 湿、 养护措施有效地控制了混凝土内、 外温差始终在 规定允许值范围内， 满足“混凝土一次整体浇筑， 不 留置后浇带” 的抗裂设计要求。 2. 4筏基贮水养护措施的效果评价 3 月 6 日开始浇筑混凝土， 一次连续完成筏基 的整体浇筑施工。筏基保温措施结束后观察， 混凝 土表面光滑平整， 无任何裂缝产生。 本筏基采用的混凝土表面贮水、 蓄热、 保温、 保 湿、 养护措施， 不仅有效地控制了混凝土内、 外温差 始终在规定允许值范围内， 而且延缓了混凝土内部 的降温速率， 有利于控制混凝土内部的收缩裂缝， 是 保证大体积混凝土筏基施工质量的关键性施工措 施。 3长墙带模养护措施分析 本工程地下室混凝土外墙高 2. 8 m、 厚 0. 3 m， 墙内有间距为 8 m 的壁柱， 混凝土设计强度等级 C35， 泵送浇筑; 采用 SP － 70 钢框胶木组合模板。 3 月下旬施工， 环境温度与筏基施工时相近。 3. 1长墙预防开裂的技术措施 3. 1. 1混凝土浇筑方案 在外墙混凝土浇筑前， 先将独立柱和内墙板混 凝土浇筑完毕， 以便集中力量进行外墙混凝土的连 续浇捣。外墙混凝土浇筑采用 2 台混凝土泵车， 混 凝土坍落度严格控制为 120 ～ 150 mm。混凝土浇筑 从后浇带开始， 分层浇筑， 振捣密实， 间隔不超过混 凝土初凝时间。 3. 1. 2长墙带模养护 混凝土长墙为竖向构件， 由于具有线长、 面大、 不 存水、 受风影响大等特点， 措施不到位或养护不及时， 墙体极易出现表面裂缝甚至贯穿性裂缝。钢框胶木 组合模板的保温效果较好， 墙体带模养护的保温、 保 湿时间足够长， 是防止长墙开裂的切实有效措施。 及时监测天气变化， 正常环境温差下保证至少 3 d 的带模养护时间。拆模后应立即做壁面维护 抹面、 防水、 护砖 和外线安装。竣工后及时覆土， 以避免风吹干缩或遇寒流袭击。 3. 1. 3长墙后浇带留置 地下室筏基对混凝土外墙具有很大的约束， 这是 墙体产生裂缝的主因， 宜采用后浇带及膨胀加强带相 结合的方法以减小温度收缩应力。后浇带留置间距 约为 30 ～50 m， 其位置应与施工缝、 预留洞口综合考 地下室混凝土结构施工的保温养护分析 王潇洲99 虑， 以减少后浇带的数量及消除预留洞口处应力集 中。后浇带采用垂直止水钢板和铁丝网隔断。 当然， 综合因素如材料优选、 结构配筋、 施工工 艺以及环境条件等都影响着结构约束力及裂缝的产 生， 因此在施工实践中， 裂缝控制还要采取综合技术 措施。 3. 2长墙带模养护措施的温控计算 3. 2. 1长墙温控计算 混凝土长墙双面散热， 计算厚度 H h 2h; 公式 3 中， δ1为 SP －70 钢框胶木组合模板厚度 0. 012 m; λ1为胶木模板的导热系数， 取 0. 17W/ mK 。计算 分析见表 2。 表 2混凝土长墙内、 外温差计算 Table 2The temperature difference calculation inside and outside the long concrete wall 类别h /mH /m Tb t/ ℃ ΔT 1 t/ ℃结论 早拆模无措施0. 070. 4444. 0119. 17无模保温， 墙内产生温度突变 带模保温养护0. 2920. 88458. 444. 74带模养护， 墙内温度梯度平缓 3. 2. 2小结 1 带模保温养护的混凝土墙体内部的温度梯 度非常平缓 温差仅 4. 74 ℃ ， 而无模板保温， 墙内 则产生温度突变 温差大， 19. 17 ℃ 。因此， 在控制 混凝土早期裂缝的问题上， 应充分考虑边界处的温 度梯度问题， 并由此采用各种方法降低边界处的温 度突变。所以， 带模养护、 保证足够的保温时间， 是 防止再出现类似事故的主要措施。 2 SP － 70 体系钢框胶木组模板能够有效地控 制混凝土表面与大气环境的温差， 起到非常好的保 温防护作用。所以， 遇到气温骤降又连续低温的情 况， 一定要推迟拆模时间， 同时采取其他防寒措施。 3 带模养护也是为了保湿的需要。可以在浇 筑混凝土 24 h 后， 松开或抽掉模板对拉螺栓， 使得 模板与墙体脱离 2 mm 左右， 适时从上口注水， 保证 墙体湿润。模板起到既保温又保湿的双重作用。 3. 3长墙预防开裂的对策 预防类似混凝土超长墙体的温度收缩裂缝， 可 采用“抗” 、 “放” 和“防” 的对策。 3. 3. 1“抗” 的对策 用提高混凝土结构极限拉伸值的方法来抵抗温 度应力和变形。为此， 在混凝土中合理配置水平分 布筋是裂缝控制的重要措施， 如本地下室墙体中配 置的水平方向双排筋 14 200， 明显提高了混凝土 墙的抗变形能力。 3. 3. 2“放” 的对策 尽量减少约束之间的相互制约， 允许结构自由 变位。后浇带是只在施工期间保留的临时性变形 缝。留置后浇带的目的是取消永久性变形缝， 体现 了施工措施“放” 的对策。对混凝土超长墙体采用 合理留置后浇带间距的办法来适应变形的要求， 以 释放或减少结构的温度收缩应力。 3. 3. 3“防” 的对策 采取防护措施来大幅减少温差， 并使温差及收 缩尽量缓慢， 以发挥混凝土应力松弛效应。本工程 中， 混凝土墙体带模保温养护时间不少于 3 d， 遇到 气温骤降还要推迟拆模时间， 就是“防” 的对策。 3. 4长墙带模养护措施的效果评价 采用长墙带模养护与合理留置后浇带的主要技 术措施后， 本工程地下室混凝土长墙未发生开裂现 象。盲目提前拆模以及水平浇筑距离过长是造成地 下室混凝土长墙开裂事故的主要原因。因此， 根据 工期安排和模板周转需要， 混凝土墙体带模保温养 护、 合理留置后浇带间距， 是确保钢筋混凝土长墙施 工质量的关键。 4结语 本文从工程实用角度探讨了地下室大体积混凝 土筏基和长墙温控抗裂施工技术。1 通过筏基贮 水、 蓄热、 养护措施的温控指标计算以及制定温控施 工的技术措施， 阐述了以下观点 选择一种有效的保 温保湿养护方式， 同时采取综合的施工技术措施， 是 保证大体积混凝土筏基施工质量的关键。这一观点 体现了以“防” 为主的抗裂对策。2 通过对混凝土 墙体温控指标计算分析， 提出了混凝土超长墙体带 模保温养护、 合理留置后浇带间距的“防” 、 “放” 结 合的抗裂对策， 是确保长墙施工质量的关键。 参考文献 ［ 1］GB 504962009大体积混凝土施工规范［S］． ［ 2］王铁梦． 工程结构裂缝控制［M］． 北京 中国建筑工业出版社， 1997． ［ 3］赵志缙． 高层建筑施工手册［M］． 1 版． 上海 同济大学出版 社， 1991． ［ 4］谢尊渊． 建筑施工［M］． 3 版． 北京 中国 建筑 工 业出版社， 1998． ［ 5］王庆伟． 钢筋混凝土地下室裂缝控制［J］． 建筑技术， 2010 5 443 － 445． 下转第 103 页 诱导缝在常州地下工程中的应用和分析 周鲁平， 等103 a5 号段东侧墙板裂缝; b5 号段西侧墙板裂缝 图 6 QB － 5 墙板裂缝示意 Fig． 6Diagram of fissures on QB － 5 wallboard 弱诱导缝处的墙体结构强度， 使墙体裂缝集中出现 在诱导缝处， 并不会对建筑结构整体强度产生影响。 同时对诱导缝处进行集中的防渗、 防潮和排水处理， 可有效保护墙体结构， 并便于地下结构设施的维护 和保养。施工完成后， 现场观测发现， 墙面没有渗水 现象， 诱导缝处局部有渗水现象， 渗水点经集中处置 后效果较好。 4结语 工程实践表明， 在地下工程中设置诱导缝， 并经 过针对性的施工过程后， 可使裂缝集中在诱导缝处 出现， 这将大幅度降低墙板裂缝的出现。而且针对 诱导缝设置渗水处置措施可集中处理渗透水， 降低 防渗维护费用。 可见应用诱导缝处理的工程不仅可以大量减少 墙板裂缝的数量， 而且可以降低外墙防裂工程费和 防渗维护费。本工程项目的实践可为类似项目提供 借鉴。 参考文献 ［ 1］蒋元，韩素芳． 混凝土工程病害与修补加固［M］． 北京海洋 出版社， 1996． ［ 2］王金朝． 超长地下室外墙的裂缝控制措施［J］． 建筑科技与管 理，2010 6 65 － 66． ［ 3］陈小俊． 某工程地下室预留止水带废止状况下的渗漏水防治 措施［J］． 建筑技术，2009，40 7 619 － 620． ［ 4］黄子春，张武廷． 建筑地下室混凝土连续外墙裂缝成因与防 治研究［J］． 混凝土，2010 6 129 － 130． ［ 5］万忠伦，杨虹． 超长地下室外墙裂缝控制措施［J］． 铁道建 筑，2008 3 97 － 98． ［ 6］白 宇 飞， 何威． 地 下防水 混凝 土 施 工 工 艺［J］．工 业 建 筑， 2007， 37 增刊 1051 － 1053． ［ 7］刘广军． 浅谈大体积混凝土裂缝的原因及控制措施［J］． 工业 建筑，2005， 35 增刊 714 － 716． ［ 8］欧阳东， 易宁， 萧澎伟， 等． 大面积多层地下空间侧墙早期应力 分析及抗裂抗渗技术［J］． 沈阳建筑大学学报 自然科学版， 2010 4 618 － 623． ［ 9］金治锋， 冯建东， 李士鹏， 等． 石家庄文化广场无缝施工技术 ［J］． 膨胀剂与膨胀混凝土，2010 2 24 － 26． ［ 10］ 朱缨． 纤维增强混凝土结构防裂和抗渗的研究［J］． 混凝土， 2003 11 31 － 32． 上接第 99 页 ［ 6］邹旭晖， 闫海华． 某高层地下室剪力墙裂缝的分析与处理［J］． 工业建筑， 2005， 35 3 95 － 97． ［ 7］金建民． 防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝的设计建 议［J］． 工业建筑， 2002， 32 6 57 － 59． ［ 8］GB 502042002混凝土结构工程施工及验收规范［S］． 欢迎订阅工业建筑 杂志 ISSN1000 －8993 CN11 －2068/TU 邮发代号 2 －825国外发行代号 4541M