淺析大體積混凝土施工中裂縫控制的措施

摘 要：在現(xiàn)代建筑中，大體積混凝土的應(yīng)用日趨增多，而大體積砼的施工質(zhì)量，除滿足強(qiáng)度等級(jí)、抗?jié)B要求外，關(guān)鍵應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土在硬化過(guò)程中引起的澆筑體內(nèi)外溫差，防止因溫度應(yīng)力而造成混凝土產(chǎn)生裂縫。本文結(jié)合工程實(shí)例，分析了大體積混凝土施工過(guò)程中裂縫產(chǎn)生的原因，提出了大體積混凝土結(jié)構(gòu)防止產(chǎn)生裂縫的措施。

關(guān)鍵詞：大體積；澆筑養(yǎng)護(hù)；裂縫產(chǎn)生原因；控制措施

1 大體積混凝土施工中的控制要點(diǎn)

大體積混凝土的定義：結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)和使用過(guò)程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫，這是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象。在全國(guó)調(diào)查的高層建筑地下結(jié)構(gòu)中，底板出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調(diào)查總數(shù)的60%以上。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的調(diào)查資料，建筑結(jié)構(gòu)物的裂縫原因，屬于由變形變化（溫度、濕度、地基變形）引起的約占80%以上，屬于荷載引起的約占20%左右。在大體積混凝土工程施工中，主要是由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化，從而導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度，防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫（包括混凝土收縮）是其施工技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題。

2 案例工程的實(shí)施措施及效果

2.1 案例工程概況

案例項(xiàng)目位于福建省X市的超高層住宅工程，工程項(xiàng)目主要為1#、2#樓和二層地下車庫(kù)組成。其中地下車庫(kù)為二層，地下總建筑面積約為18000平方米。塔樓為二棟超高層高檔住宅，1#樓為四十一層、2#樓為四十二層，建筑高度132米，地上總建筑面積約為90000平方米。

結(jié)構(gòu)形式：地下部分為框架剪力墻結(jié)構(gòu)；地上部分為剪力墻結(jié)構(gòu)。框架及剪力墻抗震等級(jí)均為2級(jí)。主樓基礎(chǔ)為復(fù)合樁基，筏板厚度為2.3及2.0m，長(zhǎng)度69.8m，寬度20.8～26.85m；底板厚度2.00～2.30m，屬大體積混凝土結(jié)構(gòu)。

混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C35P8，大體積混凝土澆筑量約為9500立方米。本工程地下室結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度約173.2m，寬度約80m，屬超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)，按后澆帶共分為4個(gè)施工區(qū)域，1區(qū)為2#樓，2區(qū)和3區(qū)為裙房部分，4區(qū)塊為1#樓，其中主樓1區(qū)和4區(qū)部分基礎(chǔ)底板厚度2000-2300mm，屬于大體積混凝土，因此控制溫差裂縫、澆筑大體積混凝土?xí)r不產(chǎn)生施工冷縫、保溫養(yǎng)護(hù)是施工的難點(diǎn)。

2.2 施工準(zhǔn)備

大體積混凝土的施工技術(shù)要求比較高，特別在施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫。因此需要從材料選擇上、技術(shù)措施等有關(guān)環(huán)節(jié)做好充分的準(zhǔn)備工作，才能保證基礎(chǔ)底板大體積混凝土順利施工。

2.2.1 材料選擇

本案例工程結(jié)構(gòu)砼采用預(yù)拌砼，砼廠家經(jīng)考察后確定使用X市X建材有限公司生產(chǎn)的商品混凝土廠家。在混凝土供應(yīng)前簽訂混凝土購(gòu)銷協(xié)議，內(nèi)容包括原材料的要求、混凝土的技術(shù)指標(biāo)（混凝土的初終凝時(shí)間、混凝土入模溫度、混凝土的和易性等）、混凝土技術(shù)資料的要求、環(huán)保要求。根據(jù)砼廠家提供的配合比使用的材料情況如下：

（1）水泥：采用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)P.O42.5，通過(guò)摻加合適的外加劑可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗?jié)B能力。

（2）粗骨料：采用級(jí)配良好的碎石，不采用卵石或是碎卵石，粒徑16-31.5mm，含泥量不大于1%。選用粒徑較大、級(jí)配良好的石子配制的混凝土，和易性較好，抗壓強(qiáng)度較高，同時(shí)可以減少用水量及水泥用量，從而使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升。

（3）細(xì)骨料：采用河砂，平均粒徑不大于0.5mm，含泥量不大于3%，氯離子含量不得大于干砂質(zhì)量配合比的0.01%，嚴(yán)禁采用海砂。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制的混凝土比采用細(xì)砂拌制的混凝土可減少用水量10%左右，同時(shí)相應(yīng)減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，并可減少混凝土收縮。

（4）外加劑：采用SF緩凝高效減水劑和WG-CMA體積穩(wěn)定抗裂劑（粉劑），摻加抗腐蝕的阻銹劑。

（5）摻合料：Ⅰ級(jí)粉煤灰，粉煤灰能改善混凝土的和易性且便于混凝土泵送。

2.2.2 混凝土配合比

（1）混凝土配合比采用60天的后期強(qiáng)度，水泥采用普通硅酸鹽水泥，摻適量膨脹劑（砼水中14天限制膨脹率≥0.02%，水中、空氣中28天限制干縮率≤0.03%）、減水劑，混凝土水灰比控制在0.4～0.5之間，塌落度控制在120±20mm。施工完工后的混凝土強(qiáng)度不大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的1.2倍，要求混凝土攪拌站根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提出的技術(shù)要求，提前做好混凝土試配。

（2）混凝土配合比應(yīng)提前試配確定。按照國(guó)家現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》、《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》及《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中的有關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（3）施工期間，根據(jù)天氣及材料等實(shí)際情況，及時(shí)調(diào)整配比，并且應(yīng)避免在暴雨天進(jìn)行混凝土澆筑施工。

2.2.3 施工部署

采用泵送商品混凝土，底板混凝土使用雙摻技術(shù)，盡可能減少水泥用量，以降低水化熱。施工時(shí)擬采用3臺(tái)混凝土地泵同時(shí)泵送，分段分區(qū)澆筑。因混凝土量較大，擬安排兩班工人輪流作業(yè)。混凝土養(yǎng)護(hù)采用覆蓋塑料薄膜保水和覆蓋兩層保溫毯保溫，利用電子感應(yīng)測(cè)溫計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)外溫差，一旦發(fā)現(xiàn)中心溫度與環(huán)境溫度溫差接近25℃時(shí)，立即采取增加覆蓋保溫層的厚度。

2.3 混凝土澆筑的控制

2.3.1 混凝土澆筑施工段劃分

根據(jù)設(shè)計(jì)預(yù)留的砼后澆帶位置，將基礎(chǔ)底板劃分為4個(gè)施工流水段，其中2#、3#區(qū)塊兩個(gè)施工段為裙房基礎(chǔ)，底板厚500mm；1#、4#區(qū)塊為2#和2#樓，基礎(chǔ)底板厚2000mm，核心筒部位為2300mm，為大體積底板混凝土，流水段具體平面布置詳見（圖1）。

2.3.2 施工順序

混凝土澆筑時(shí)應(yīng)采用“先深后淺，分區(qū)定點(diǎn)、分層澆筑”的澆筑工藝。

根據(jù)基礎(chǔ)形式、厚度及幾何尺寸大小，采用“斜面分層法”澆筑，即采用“分段定點(diǎn)，一個(gè)坡度，薄層澆筑，循序推進(jìn)，一次到頂”的方法，這樣能自然流淌形成斜坡混凝土，能較好地適應(yīng)泵送工藝，避免混凝土輸送管道經(jīng)常拆除、沖洗和接長(zhǎng)，并能提高泵送效率，簡(jiǎn)化混凝土的泌水處理，保證上下層混凝土澆筑間隔不超過(guò)初凝時(shí)間。斜面分層示意圖（圖2）。

2.3.3 混凝土運(yùn)輸

2.3.4 混凝土澆筑

根據(jù)混凝土泵送時(shí)自然形成一個(gè)坡度的實(shí)際情況，澆筑厚度為300-500mm，在每臺(tái)泵車出料口的前后布置兩道振動(dòng)器，第一道在混凝土出料口布置2條振動(dòng)棒，主要解決上部混凝土的振實(shí)；第二道在混凝土坡腳處布置2條振動(dòng)棒，以確保下部混凝土密實(shí)。隨著澆筑的推進(jìn)，振動(dòng)器也相應(yīng)跟上，以確保整個(gè)高度上混凝土的質(zhì)量。

由于混凝土的塌落度較大，砼澆筑后，底板表面會(huì)形成一層浮漿層及在表面鋼筋下面產(chǎn)生水分，不加以處理會(huì)在混凝土表面形成細(xì)小裂縫，為防止裂縫出現(xiàn)，在初凝前均撒一層10～30mm石子并用振動(dòng)器振實(shí)，采用機(jī)械磨漿機(jī)磨平，按標(biāo)高控制線用2m鋁合金靠尺刮平，砼初凝后，進(jìn)行兩次搓壓，以閉合砼表面收縮裂縫，每次至少抹壓2～3遍，可走人后（腳踩上去無(wú)鞋印）開始覆蓋保溫材料養(yǎng)護(hù)。

2.3.5 混凝土的泌水處理

大流動(dòng)性混凝土在澆搗、振搗過(guò)程中，上涌的泌水和浮漿順混凝土坡面下流到坑底。由于混凝土的連續(xù)澆搗施工，使泌水隨著混凝土澆搗向前推進(jìn)被趕至基坑頂端。當(dāng)混凝土大坡面的坡腳接近頂端模板時(shí)，改變混凝土澆搗方向，即從頂端往回澆搗，與原斜坡相交成一個(gè)集水坑，另外有意識(shí)地加強(qiáng)兩側(cè)模板處的混凝土澆搗強(qiáng)度，這樣集水坑逐步在中間縮成水潭，后用自吸泵及時(shí)排除。其他底板處混凝土盡量往集水坑處趕。采用這種方法可排除產(chǎn)生的泌水，避免在泌水處造成混凝土結(jié)合層。

2.3.6 混凝土測(cè)溫

2.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

采用蓄熱法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，限制表層砼熱量的散失。將根據(jù)砼的配合比及施工期間的氣溫，計(jì)算確定砼的保溫層，確保砼的內(nèi)外溫差小于25℃，每天降溫速率不超過(guò)2℃，采用塑料布間隔保溫毯的保溫層，形成多層空氣腔進(jìn)行保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。隨砼的澆筑順序，及時(shí)封上塑料膜作為密封層，防止砼熱量散失，使之表面濕潤(rùn)，然后鋪上保溫毯。在砼降溫過(guò)程中，有控制地加強(qiáng)保溫層，控制砼的降溫速率、內(nèi)外溫差、防止裂縫出現(xiàn)。

塑料布間要搭接嚴(yán)密，封住水分，保證塑料布內(nèi)有凝結(jié)水，保溫毯要迭縫。砼保溫養(yǎng)護(hù)不少于28d。

（1）混凝土澆筑及二次抹面壓實(shí)后應(yīng)立即覆蓋保溫。（2）新澆筑的混凝土水化速度比較快，蓋上塑料薄膜后可進(jìn)行保溫保養(yǎng)，防止混凝土表面因脫水而產(chǎn)生干縮裂縫，同時(shí)可避免保溫棉因吸水受潮而降低保溫性能。（3）柱、墻插筋部位是保溫的難點(diǎn)，要特別注意蓋嚴(yán)，防止造成該部位降溫速率過(guò)快。（4）停止測(cè)溫的部位經(jīng)技術(shù)部門和項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人同意后，可將保溫層及塑料薄膜逐層掀掉，使混凝土散熱。（5）混凝土養(yǎng)護(hù)人員嚴(yán)格在測(cè)溫人員、項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人的指導(dǎo)及施工技術(shù)人員的安排下進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)工作。

2.5 溫度和溫度應(yīng)力計(jì)算

本方案按廈門某建材有限公司公司提供的砼配合比設(shè)計(jì)報(bào)告的數(shù)據(jù)計(jì)算（注：本計(jì)算方案中所取數(shù)值為常規(guī)取值，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，根據(jù)具體情況，在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)攪拌站對(duì)有關(guān)取值作相應(yīng)調(diào)整）。

2.5.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

3 結(jié)束語(yǔ)

案例工程對(duì)大體積砼采取的相關(guān)措施進(jìn)行實(shí)施后，成品混凝土構(gòu)件未出現(xiàn)裂縫，質(zhì)量較好，通過(guò)案例工程的成功施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出制定可行的大體積混凝土施工方案及在施工過(guò)程中采取有效措施保證大體積混凝土的質(zhì)量顯得尤為重要。同時(shí)在大體積混凝土施工中設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)宜在C25～C40的范圍內(nèi)，大體積混凝土的結(jié)構(gòu)配筋除應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和構(gòu)造要求外，還應(yīng)結(jié)合大體積混凝土的施工方法配置控制溫度和收縮的構(gòu)造鋼筋；另外設(shè)計(jì)中宜采用減少大體積混凝土外部約束的技術(shù)措施，宜根據(jù)工程的情況提出溫度場(chǎng)合應(yīng)變的相關(guān)測(cè)試要求，控制混凝土澆筑的入模溫度，使其在此基礎(chǔ)上的溫升值在50℃內(nèi)，降溫速率在2.0℃/D，表面與大氣溫差在20℃內(nèi)。

綜上所述，依據(jù)大體積混凝土施工規(guī)范，做好大體積混凝土測(cè)溫記錄、大體積混凝土養(yǎng)護(hù)工作，有效控制混凝土澆注體的內(nèi)外溫差是保證大體積混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

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