大体积混凝土结构的裂缝控制是一个比较复杂的问题，结合工程经验和相关文献资料会发现，结构中最容易产生裂缝、最难控制的是墙体结构，且大体积混凝土裂缝一般出现在混凝土浇筑初期，故大体积混凝土侧墙结构的早期裂缝控制问题备受关注。刘迪等针对隧道类结构研究了针对大体积混凝土结构的裂缝控制方案。王亚西等针对不同的裂缝控制措施的效果进行了研究，研究表明：水化热抑制剂、冷却水管有利于大体积混凝土结构的裂缝控制。以江苏徐州某地下通道为例，借助midas  Civil有限元软件中的水化热分析模块 ，建立了该地下通道的结构模型，重点研究了其中某一现浇节段的大体积混凝土侧墙结构，从施工方面的影响因素考虑，模拟了入模温度、模板类型、拆模时间、养护时长四种工况，得到了不同工况下前10d的温峰时间、温升值及开裂风险等结果，并根据结果提出相应的裂缝控制方案，使得侧墙结构在施工过程中取得了良好的裂缝控制效果。

1工程概况

华厦广场西地块防空地下室地下通道项目位于江苏徐州，为框架剪力墙结构。地下通道按施工后浇带划分，每一节段长27m，横截面如图1所示。底板下设有100mm厚C15素混凝土垫层，底板厚1.1m；侧墙高3.5m，厚度为1m；顶板厚0.8m。每一节段分两次浇筑，第一次对底板与底板面以上0.3m的侧墙进行整体浇筑；第二次对余下的3.2m侧墙及顶板进行整体浇筑。侧墙混凝土强度等级C35P10，混凝土配合比如表1所示；第二次浇筑的侧墙部分属于大体积混凝土结构，在浇筑初期，容易因为过大的内外温差产生温度裂缝，影响结构的耐久性。

2模型建立

根据前述结构参数，建立的地下通道有限元模型如图2所示。

3工况分析

混凝土结构开裂是一个复杂的问题，会受到自身材料性能、结构尺寸、施工工艺等多个因素的影响，故对其进行裂缝控制时需要明确各因素对结构开裂风险的影响规律。考虑到该地下通道使用的材料、混凝土配合比、设计的结构尺寸以及施工季节等已经确定，前期采用midas Civil进行影响因素开裂风险评估时，可考虑的变量不多，现从施工环节的四个因素：入模温度、模板类型、拆模时间、养护时长入手，分析其对侧墙结构开裂风险的影响，从中确定较优的裂缝控制方案指导现场施工。针对该地下通道的侧墙结构，设置的4种分析工况的具体参数如表2所示。

针对同一种工况分别设置不同的参数条件，得出侧墙结构在该参数条件下的温峰时间及温升值，同时结合目前认可度较高的“水化-温度-湿度-约束”多场耦合机制的抗裂性评估理论与方法，采用混凝土最大拉应力与容许抗拉强度的比值———开裂风险系数η来评估其开裂风险，一般认为当η≥1.0时，混凝土一定会开裂；当0.7≤η<1.0时，混凝土存在较大的开裂风险；当η<0.7时，混凝土基本不会产生有害裂缝。

3.1入模温度

入模温度选取的参数值是15℃、20℃、25℃、30℃，其它影响因素设置如下：模板采用8mm厚木模板、7d拆模、无养护。

不同入模温度下侧墙结构中心温度的变化曲线如图3所示，温峰时间、温峰值、温升值的统计结果如表3所示。由图3、表3可知，随着入模温度升高，温峰出现的时间逐渐提前，扣除入模温度后的温升值也有所升高。主要是因为入模温度越高，水泥水化反应的速度越快，导致温峰出现的时间越早；同时较高的温度环境会促进水泥水化得更充分，产生的水化热更多，导致温升值升高。

不同入模温度下侧墙结构前10d开裂风险变化曲线如图4所示。由图4可知，入模温度越高，开裂风险越大；从15～30℃，开裂风险系数达到0.7所用的时间依次为7.8d、6.2d、4.8d、3.9d。

综上所述，降低入模温度，可以降低结构的温升值，降低开裂风险，有利于侧墙结构进行裂缝控制。根据施工组织设计，该侧墙结构预计施工时间为4～5月，考虑到入模温度控制越低，造价越高，推荐入模温度控制在20℃左右。

3.2模板类型

模板类型选择目前工程上最常用的木模板和钢模板，其它影响因素设置如下：入模温度20℃、7d拆模、无养护。

不同模板类型侧墙结构中心温度的变化曲线如图5所示。由图5可知，钢模板在26h达到温峰46.3℃；跟木模板相比，温峰时间提前了21h，温峰值降低了16.1℃；且钢模板的降温速率明显大于木模板。主要是因为钢模板的散热性比木模板好，混凝土中的热量不易积聚。根据图6不同模板类型侧墙结构前10d开裂风险变化曲线可知，钢模板在前8.5d的开裂风险均高于木模板，且钢模板开裂风险系数达到0.7所用的时间为3.4d，比木模板的6.2d提前了2.8d。主要是因为达到温峰之后，钢模板良好的散热性导致降温速率过快，容易产生温度裂缝。

综上所述，选择木模板更有利于侧墙结构早期的裂缝控制，推荐使用木模板。

3.3拆模时间

拆模时间选取的参数值是3d、4d、5d、6d、7d，其它影响因素设置如下：入模温度20℃、模板采用8mm厚木模板、无养护。

不同拆模时间侧墙结构中心温度的变化曲线如图7所示，拆模前的温度变化是一样的，拆模后，结构的降温速率明显提高。这是因为模板拆除后，加快了混凝土结构的散热。降温过快就会导致混凝土结构的开裂风险增加。由图8所示的开裂风险曲线可知，拆模时间越早，结构开裂风险系数达到0.7所用的时间就越短，3d拆模所需时间4.5d，而7d拆模的时间为6.2d，延长了1.7d。

综上所述，延迟拆模时间，可降低开裂风险，有利于侧墙结构进行裂缝控制，推荐第7d拆模。

3.4养护时长

针对基本工况：入模温度20℃、模板采用8mm厚木模板、7d拆模、无养护，根据运算结果可知，侧墙结构在前6.2d无开裂风险，在6.2～7.8d具有较大的开裂风险，7.8d之后一定会开裂，故还须采取其它的裂缝控制措施，比如增加保温保湿养护。针对该侧墙结构，其侧面和顶面按覆盖4cm厚的草袋同时进行洒水保湿来考虑，养护时长选择1d、2d、3d。

不同养护时长侧墙结构中心温度的变化曲线如图9所示，前7d的温度变化是一样的，拆模后，施加保温保湿养护会延缓结构的降温速率，温度曲线会高于无养护时的情形。由图10所示的开裂风险曲线可知，施加保温保湿养护会降低结构的开裂风险，养护时间越长越有利于降低开裂风险。针对侧墙结构，如果施加3d的保温保湿养护，有利于将开裂系数控制在1.0以内，降低开裂风险。

综上所述，施加保温保湿养护且适当延长养护时长，有利于侧墙结构进行裂缝控制。

4工程应用

根据此次数值分析的结果，推荐该侧墙结构的裂缝控制方案为入模温度控制在20℃左右，采用木模板，7d拆模，拆模后使用4cm厚的草袋进行保温保湿养护，养护时长3d。采用此方案后，侧墙结构前10d基本无有害裂缝产生，裂缝控制效果较好，现场效果如图11所示。

5结论

a.根据对27m×3.2m×1m厚的大体积混凝土侧墙结构的数值分析结果来看，降低入模温度，选择合适的模板类型，延长拆模时间，增加养护时长，均有利于降低侧墙结构的开裂风险，有利于改善裂缝控制的效果。

b.在实际应用中，须根据现场情况调整数值分析的结果，根据开裂风险系数的大小，在允许范围内还可以增加其它裂缝控制措施，如在混凝土中加入水化热抑制剂、布置冷却水管等。

内容源于网络，如有侵权，请联系删除

相关资料推荐：

【山东】钢骨架式膜结构地下通道入口结构施工图

某地下通道、连廊钢结构设计施工图

知识点：地下通道侧墙结构