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土木工程论文：大体积混凝土施工裂缝控制方法摘要：从大体积混凝土施工的特点出发，结合实例，分析温度裂缝产生原因和防治措施。关键词：混凝土施工；裂缝控制；防治措施中图分类号：TU07;TU7 文献标识码：B 目前大体积混凝土越来越多，但是温度裂缝问题还未完全解决。贵阳鑫海大厦转换层采用0 m厚混凝土整板结构，根据工程特点，运用裂缝控制理论，研究裂缝原因，提出了施工防治措施，效果较好。 1 工程概况鑫海大厦位于贵阳延安中路，占地面积：1466 m2，总建筑面积：24111 m2，地下一层，地上二十七层，建筑总高：9 m，是集商业、办公、住宅为一体的综合性建筑。工程结构设计选用了转换层形式。 2 转换层结构设计特征转换层结构形式：即第四层顶板为一块实心混凝土整板，将上部二十四层结构荷载过渡转换到板下框架体系。转换层标高1-1 m，板厚0 m，柱顶局部板厚4 m，转换层面积740 m2，板内上下各两层设纵横双向Ф32、＠200×200钢筋网片；中间又有两层Ф22、＠200×200钢筋网片；网片间＠600×600设Ф22立筋，混凝土总量1640 m3，混凝土采用C50的商品混凝土。板下框架柱网尺寸：7 m×9 m-4 m×12 m不等。 3 大体积混凝土施工转换板按施工组织设计分两层浇筑，2 m厚C50混凝土转换板分二次浇筑，第一层先浇8 m厚，等它达到90%设计强度后，再浇第二层2 m厚混凝土。该结构符合有关规定：“结构断面最小尺寸在8 m厚以上、水化热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差预计超过25 ℃的混凝土，称为大体积混凝土”。该工程转换层混凝土的施工在九月中旬，日平均温度在21 ℃左右，混凝土最高温度的峰值一般出现在混凝土浇筑后的第三天，对混凝土浇筑后的内部最高温度与气温温差要控制在25 ℃内，以免因温差和混凝土的收缩产生裂缝。我们对混凝土质量控制指标提出如下要求：（1）采用水化热低的矿渣水泥；（2）掺入适量的1级粉煤灰；（3）混凝土在满足泵送要求的坍落度的前提下，最大限度控制水灰比；（4）掺AEA微膨胀剂。由于使用的是商品混凝土，厂家采用散装硅酸盐水泥，而且贵州没有1级粉煤灰，因此，只能满足以上（3）、（4）条要求。这样对解决混凝土早期温度应力和后期收缩应力问题并控制混凝土裂缝的产生提出了更高的技术要求。对此采取了以下混凝土裂缝控制措施。混凝土温度的计算水泥水化热引起的混凝土内部实际最高温度与混凝土的绝热温升有关。①混凝土的绝热温升：T=W×Q0×（1-e-mt）/（C×r）式中：T—混凝土的绝热温升（℃）W—每m3混凝土的水泥用量（kg/m3），取530 kg/m3Q0—每公斤水泥28天的累计水化热，查《大体积混凝土施工》P14表2-1，Q0=460240 J/kgC—混凝土比热7 J/(kg�6�1K0)R—混凝土容重2400 kg/m3t—混凝土龄期（天）m—常数，与水泥品种、浇筑时温度有关混凝土最高绝热温升：Tmax=530×460240/(7×2400)=28（℃）②混凝土中心温度：Th=Tj+Tmax×ζ式中：Th—混凝土中心温度 Tj—混凝土浇筑温度（℃）ζ—不同浇筑混凝土块厚度的温度系数，对1 m厚混凝土3天时ζ=36③混凝土浇筑温度:Tj=TC+(TP+TC)×(A1+A2+A3++An)式中：TC—混凝土拌合温度（它与各种材料比热及初温度有关），按多次测量资料，有日照时混凝土拌合温度比当时温度高5-7 ℃，无日照时混凝土拌合温度比当时温度高2-3 ℃，我们按3 ℃计。TP—混凝土浇筑时的室外温度（九月中旬，室外平均温度以21 ℃计）A1+A2+A3++An—温度损失系数，查《大体积混凝土施工》P33表3-4得：A1—混凝土装卸，每次A=032(装车、出料二次数)A2—混凝土运输时，A=Q×t式中：Q为6 m3滚动式搅拌车其温升0042，混凝土泵送不计。t为运输时间（以分钟计算），从商品混凝土公司到工地约30分钟。A3—浇筑过程中A=003×60=18Tj=TC+(TP+TC)×(A1+A2+A3++An)=24+(21+24)×(064-126+18)=24+(45)×116=31 ℃则混凝土内部中心温度:Th=Tj+Tmax×ζ=31+28×36 =13（℃）从混凝土温度计算得知，在混凝土浇筑后第三天混凝土内部实际温升为66 ℃，比当时室外温度(21 ℃)高出45 ℃，必须采用相应的措施，防止大体积钢筋混凝土板因温差过大产生裂缝。温度应力计算计算温度应力的假定：①混凝土等级为C50，水泥用量较大530 kg/m3；②混凝土配筋率较高，对控制裂缝有利；③底模对混凝土的约束可不考虑；④几何尺寸不算太大，水化热温升快，散热也快。因此，降温与收缩的共同作用是引起混凝土开裂的主要因素。先验算由温差和混凝土收缩所产生的温度应力σmax是否超过当时厚板的极限抗拉强度R采用公式；σmax=EaT[1-1/(coshβL/2)])s式中：E—混凝土各龄期时对应的弹性模量Et=Ec（1-e-9t）式中:e=718自然对数的底;t-混凝土龄期（天数）Ec—混凝土28天时C50的弹性模量Et=5×105 MPa（《大体积混凝土施工》P26表2-13查得）a—混凝土的线膨胀系数0×10-5L—结构长度，本工程厚板长度L=44 m（取长度）。T—结构计算温度：前面已述该厚板最大绝热温升Tmax=26 ℃实际温升最高在混凝土浇筑后第三天T3=Tmax×ζ=26 ℃×36=82 ℃coshβ—是双曲余弦函数 H—结构厚度，本工程厚板厚度 H=8，H/L=8/44=018≤2，符合计算假设。Cx—混凝土板与支承面间滑动阻力系数，对竹胶模板，比较砂质土的阻力系数考虑，取Cx=30 N/S—混凝土应力松弛系数，由“高层建筑基础工程施工”7-2表查得各龄期的S值。参照“大体积混凝土施工”，根据以上公式、代入本工程相应数据，算得σmax=18 MPa≤89 MPa(该混凝土30天龄期时的抗拉强度，由“混凝土结构设计规范”表4查得)，由此可知，不会因降温时混凝土收缩而引起收缩裂缝。配制混凝土时，采取双掺技术①掺高效减水剂，使混凝土缓凝，要求混凝土初凝时间大于9小时，以推迟水泥水化热峰值的出现，使混凝土表面温度梯度减少。②加AEA微膨胀剂（掺量为水泥用量的10%），以补偿混凝土的收缩。③保证混凝土浇筑速度，不产生人为冷缩。④设加强带，在加强带处微膨胀剂掺量增加为14%保温、保湿及补偿措施根据气象预报，拟浇筑三天后的平均气温为21 ℃为防止因混凝土内外温差超过25 ℃而开裂，经研究、比较，在不可能降低水泥用量、掺粉煤灰及选用矿渣水泥的条件下，我们采取下列保温、保湿等保养措施。①底模：除因模板支撑结构需要，满铺100×50×2000 mm3木枋外，在木模板上满铺一层塑料薄膜，再铺一层竹胶板。在浇筑前三天，浇水湿透。②在三层与转换板之间，凡无剪力墙部位，四周用塑料编织布作围护，使板下形成一温棚，以减少空气流动，达到保温作用。③在浇筑混凝土表面12小时后，加塑料薄膜一层、麻袋二层覆盖。④设温度测试点，在有代表性的位置设测温点，随时了解混凝土浇筑后（特别是第二天）开始升、降温情况，随时准备增、减覆盖物。⑤加强对混凝土的保养，不断观察混凝土保湿状况，定时浇水保湿。在浇筑第二层2 m厚混凝土时，已为12月中旬，气温在5 ℃左右，浇筑3天后混凝土内部温度可达56 ℃，更要加强保温保湿措施。考虑到第一层混凝土板对上面第二层温度变形的约束，除认真控制混凝土内外温差外，该板结构设计在2 m厚板下400 mm处设一层Ф22＠200×200的钢筋网片，以防上层混凝土变形时把下层混凝土拉裂。温度测试本工程采用北京建筑技术发展中心生产的建筑电子测温仪测温。两次浇筑分别设了10个和7个测温断面，每个测温断面分别在上、中、下及覆盖层下埋设测温传感器，在浇筑混凝土后的5天内，每2小时测读一次温度，同时监测气温。实测结果与理论计算对比如下(中间断面点)：天数 气温 覆盖物下 砼表面 砼中心 砼底表 理论计算3 5 8 45 3 6 84 6 3 3 6 6 55 1 6 1 6 9 36 7 8 32 7 7 8从比较表中看出，理论计算与实测数据十分接近，可以作为以后制定保温保湿措施的依据。4 结束语大体积混凝土板施工的关键是防止混凝土开裂。在不可能掺粉煤灰和不允许减少水泥用量的条件下，由于运用裂缝温度控制理论，找到影响裂缝的主要原因，采取有效措施，本工程转换板C50大体积混凝土施工，经质监部门验收，未出现裂缝，施工质量优良。工程已竣工多年，经过多年实践证明，转换板没有发生裂缝，保证了工程质量。 参考文献：［1］ 叶琳昌，沈义大体积混凝土施工［M］北京：中国建筑出版社，［2］ 赵志缙高层建筑基础工程施工［M］北京：中国建筑出版社，［3］ 徐仁祥建筑施工手册第四册，第三版［M］北京：中国建筑出版社， 
当今时代，全球进入到经济的全球化，进入到知识经济的年代，世界上各个国家，特别是发达国家，包括我们经济速度发展较快的发展中国家提出来用信息化带动工业化。 我国土木工程也同样存在信息化建设问题。随着经济持续稳定增长，城市化进程加快，以青藏铁路、南水北调、西气东输、西电东送等为代表的一大批西部大开发和国家能源交通原材料基础设施项目，以北京奥运工程为代表的各大中城市的基础设施项目，还有量大面广的城乡住宅建设项目正处在建设高潮之中，再加上我国已加入WT0，进入宽领域、多层次、全方位对外开放的新格局，实施迎接经济全球化挑战的大战略，土木工程作为国民经济的支柱产业，在这重要的发展机遇中肩负重任，必须把握住大课题，即土木工程的信息化建设，实现更高层次的技术创新和素质提升。 土木工程的信息化是用计算机、通信、自动控制等信息汇集处理高新技术对传统土木工程技术手段及施工方式进行改造与提升，促进土木工程技术及施工手段不断完善，使其更加科学、合理，有效地提高效率，降低成本； 实现土木工程的信息化将引起土木工程企业管理方式的深刻革命，必然推动企业团队的重组及施工流程的优化，促使企业管理理念和手段的革新； 土木工程的信息化是土木工程市场发展的高级阶段，必定融入现代物流业、电子商务业和信息产业，从而实现土木工程的高效益、高效率。 土木工程的信息化建设须致力建设三大系统。 一、建立土木工程设计、施工的技术和控制信息系统 信息技术是计算机、通信、控制及信息处理等技术的集成。应用信息技术系统及设备，现代建筑师可以充分直观地展示新时代的设计理念和建筑美学，可以尽情地表达大胆的创意和神奇的构思，超越时间和空间，塑造并优化创作成果，使其创作成果达到传统创作方式无法比拟的新境界。例如以模型为对象的三维协同设计模型，采用了模块化的模型设计技术，使得设计方法从平面设计走向模型设计，由于模型设计采用数据库技术和网络技术，从而实现了共享的集成化工作模式，设计人员（多专业）在同一个模型上工作，减少了不必要的条件传递和确认，信息资源得到了充分共享。这些信息资源将贯穿于工程项目管理的全过程（设计、采购和施工），图形由计算机系统自动产生，使得设计人员可以将主要精力投入到优化设计方案上，设计过程更为直观形象。而以可视化技术为基础的智能化设计环境，在三维模型设计技术的基础上，充分利用可视化技术以及面向对象的软件开发技术，以专家库、知识库为支撑，研究新的设计管理和设计模式，构造一个更易于操作、具备智能化的设计环境。目前许多工业项目的模型设计过程已初步应用了可视化技术，比如，实体建模，使设计过程更为直观有效，并易于修改； 可视化的设计校审，使校审更为形象，并可与设计深度交叉； 可视化的进度审核，将设计的三维模型与项目进度资源数据库相连，从项目进度资源数据库抽取信息来可视化地展现和分析项目管理的各种状态。 在施工中推广应用自动化控制技术，可有效地完成用传统控制方式难以实现的高难度施工项目。例如高层建筑的垂直度的控制； 大体积混凝土的施工质量控制； 预拌混凝土的上料自动控制； 采用同步提升技术进行大型构件和设备的整体吊装和安装控制、整体模具的爬升和大型脚手架的提升控制； 大型桥梁悬索受力的控制； 幕墙的生产和加工控制； 高温高压的焊接质量控制； 建筑物的爆破、整体搬迁、以及沉降观测和数据采集，大型工业设施的三维空间管线布局的计算机模拟等等。信息化技术将全面革新设计技术和施工技术，其应用领域将越来越广，应用程度将越来越深，建筑工业化水平将越来越高。 二、建立土木工程标准、行业管理、工程管理、企业管理的信息系统 信息技术是一项各行业普遍适用的高新技术，必须与行业技术有机结合方能发挥作用。为使信息技术在土木工程施工中规范、有序、健康、高效地向前推进，须准确高效地制定土木工程技术应用标准和标准化管理信息系统，及时修编标准，便于检索查询和管理有关标准，随时随地选用标准和对标准的执行进行检查验收，从而有效地推进标准化管理。 土木工程行业涉及的门类很多，例如土木工程、房屋工程、设备管线安装业、装饰装修业，以及相关的房地产业、勘察设计业、设备半成品、钢结构加工业等，包含的企业众多，构成了一个庞大而复杂的行业信息集合，其信息量非常大。没有一个规范有效的行业管理体系和高效的运作机制，将难以保证这个行业的各项工作健康、有序、高效地发展。传统的管理方式及信息处理手段难以实现这一目标。应用现代信息技术建立高效的行业管理、工程项目管理、企业管理方面的信息管理系统，可以方便有效地对行业的有关情况 进行统计分析，制定合理的产业发展政策、产业技术政策、产业发展规划和发展战略提供了全新的条件与可能。目前，信息技术的应用已使得全球产业信息的获得非常便利，可非常方便地在国内国外两个市场同时研讨，掌握人类最新管理成果，使得作为人类生存和发展密切关联的土木工程业的管理提供了前瞻性、战略性和更为科学的依据，使建筑行业管理上一个新的水平。 信息技术给实体的数字化、时间的缩短、空间的缩小，对实体本质的把握更为科学，工程项目的单件性、时代性、环境性、多要素性决定了项目信息的大规模性、变动性、多门类性，信息技术使工程成为数字工程。而数字工程的建立，使工程管理进入新阶段，包括项目融资拓宽渠道、项目策划优选优化、项目设计电脑化，项目施工管理中运筹学在工期控制上的应用，多因素分析在质量控制上的应用，动态进行投资分析等。信息化使工程管理档案化、数字化、动态化，为工程的策划和融资、设计、施工、运行和维修等全过程的管理提供便利的条件、全新方法和手段。 信息技术实现更宽范围的人力资源管理，更准确的会计管理、成本管理、融资管理、投资管理，更优化的决策管理、计划管理，更高效的项目施工管理。信息技术也使建筑师、结构工程师、监理工程师以及项目经理的信息更为丰富，为新产生的团队合作关系甚至跨国的伙伴关系提供了前提。高技术的办公环境，促进新技术的采用和人力管理理念的创新，对更有效地提高生产率提供了可能，也促进了企业文化的升级。 关于工程项目管理，正如山西太原化学工业设计院于万里同志的文章《从国外工程项目管理软件看国外工程项目管理》所言：工程项目的管理是一个多目标、既分别独立又相互联系的，多工序、多复杂又庞大的系统工程。一个大型复杂的工程项目的管理实际上就是利用能够控制的资源（人力、机具、材料、资金、工期）在一定的条件下对一个既定目标（进度、质量、费用）进行科学的计划和以更多的定量数据做深入动态分析，对于工程实施有效地调整控制，以尽可能小的投入，获得最大的效益。工程项目的管理必须依靠整套先进的管理理念，这种管理在国外的工程项目管理软件中体现得淋漓尽致。这些软件的基本功能主要有： 项目计划的编制。 在工程项目的招投标阶段以及中标授标之后的合同条件都要求承包商编制切实可行的“细化的施工进度计划”，对工程进行详细的剖析。软件对一个工程项目的所有任务做出精确的时间安排，同时还对完成任务所需要的原材料、劳动力、设计和投资进行分析和比较，在千头万绪的任务中找出关键要紧的任务（关键线路）以及对任务做出合理的工期、人力与物力、机具等资源的安排。 项目跟踪过程。 软件对于工程进度能够进行动态管理和控制，它要求项目各级管理人员根据所制定的计划和目标，要在项目实施的过程中对影响项目进展的内外部因素随时在施工过程中进行及时、连续、系统的纪录和报告并输入计算机，也就是真实、实时地反映工程进度，分析工程进度数据，及时反映工程项目的变化。 项目的分析、控制与优化。 由于管理软件实现了广义的网络技术，项目管理者根据跟踪提供的信息，对比原计划（或既定目标），找出偏差，分析原因，研究纠偏对策，实施纠偏措施。软件不但考虑时间问题还根据资源和费用进行分析求得一个时间短、资源耗费少、费用低的计划方案，并通过软件进行网络计划的优化，也就是利用时差不断改善网络计划的最初方案使之获得最佳工期、最低费用和对资源的最有效利用。软件有对工程数据与作业活动的强大过滤功能，将现行计划执行情况与目标计划进行数据库比较，然后再将滞后于目标计划的所有工作活动过滤出来，进行单独的追赶或特别跟踪。对于发现工期滞后的工作项目及时地采取补救措施，制定相应的追赶计划。对于现行超前于目标计划的工作可有意识地放慢部分超前工程项目的施工速度来降低工程成本或使总体计划更趋于合理。 三、建立土木工程基于互联网的方案优选、施工招投标、材料设备采购、人才招聘的企业商务贸易信息系统 互联网正在逐步深入土木工程，既在提供信息服务方面发挥越来越大、越来越广泛的作用，同时又为设计方案、施工组织方案、技术措施方案、种种合作方案有效进行比较，高效进行优化，将大大提高企业的决策能力和水平。 通过电子邮件、互联网传递，使建筑项目和承建商、材料供应商的信息沟通有效克服招投标过程中的信息不对称状态，同时增强透明度，推进公开化，网上招投标相当规模业务的开展将会更加规范市场行为，提高工作效率，降低工作成本，使招投标的竞争在更广范围更高的层次上进行。 电子商务对建筑材料、机械设备、机具的采购显得更为宽范围、广领域，甚至会进入货物及其流通的细微部分，使需求方对货物的质量、价格、生产方式、供货方式、市场信誉有更深入的了解和透彻的把握。网上交易为提高效率、降低交易成果、监督交易全过程提供了可能，同时还为买卖双方的合作经营伙伴关系起主导作用。对不正当竞争行为、诚信失缺行为进行有力遏制，促进市场健康发展。 人才上网，网上各专业专家组在网上会诊技术难关和质量难题，对土木工程人力资源开发提供巨大的力量。也可以说，现代建筑企业更加依赖网上技术研发，依赖网上人才库，只有这样，才有可能使企业做大做强。 利用项目管理信息平台、电子邮件、视频会议系统三种体系，为项目提供了一种先进的现代化信息传递和交换手段，使项目信息共享更及时、更灵活、更广泛，并具备了实施异地交互讨论的环境，参与项目的人员在世界范围内的任何地方都可以方便的查看项目管理信息，总部管理人员也可以同时访问其他地方项目管理信息，随时了解项目总体情况，通过这个数据库把公司本部、公司分部、施工现场、分包商等紧密地联系在一起，创造了一个异地协同工作的环境，并可实施异地指挥和控制。 土木工程的信息化，既包括建筑管理的信息化也包括建筑技术开发的信息化，建筑管理的信息化应在三个层次上展开，即在土木工程行业管理信息化、工程项目管理信息化、土木工程企业管理信息化。土木工程行业管理信息化是根，体现了行业的经营特性和行业的市场特点； 土木工程企业信息化是杆，必须建立在对行业深层次的了解上，必须符合行业运作规律； 工程信息化是果。 土木工程信息化建设要与产业的结构调整和企业的“三改一加强”相结合，与企业的科学管理、技术进步相结合，要借鉴全球信息产业推进的经验，学习各行各业推进信息化建设成果，从产业、企业和工程实际出发，研究开发一般解决方案和个别解决方案，遵照“政府推进、市场引导、企业主体、行业突破、区域展开、稳步推进”的方针，充分发挥大专院校、科研院所的作用，特别是相关学会、协会要不断开拓创新，努力使自己伴随着土木工程的信息化建设走进新时代，充分发挥跨行业、跨部门专家荟萃的优势，做出新的贡献。
