大體積混凝土筏板基礎(chǔ)施工的質(zhì)量與控制

靳 霞 葛中陽

(焦作市榮晟建設(shè)工程有限公司，河南 焦作454000)

1 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因與分析

1.1 水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力和溫度變形

水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量， 使混凝土內(nèi)部的溫度升高，一般在30℃左右， 有時更高。 它在1-3 天放出的熱量是總熱量的一半。 混凝土內(nèi)部的最高溫度多數(shù)發(fā)生在澆筑后的3-5 天內(nèi)，當(dāng)混凝土內(nèi)部與表面溫差過大時，就會產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫度變形。溫差越大，溫度應(yīng)力也越大。 當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外的約束力時，就會產(chǎn)生裂縫。 而混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥用量有關(guān)，混凝土愈厚，水泥用量愈大，內(nèi)部溫度愈高。所形成的溫度應(yīng)力與混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸有關(guān)，在一定尺寸范圍內(nèi)，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸愈大，溫度應(yīng)力也愈大，因而引起裂縫的可能性也愈大。所以，防止混凝土出現(xiàn)裂縫的關(guān)鍵就是控制混凝土內(nèi)部與表面的溫差。

1.2 內(nèi)外約束條件的影響

大體積鋼筋混凝土與地基澆筑在一起，當(dāng)溫度變化時，受到下部地基的限制，產(chǎn)生外部約束應(yīng)力。混凝土在早期溫度上升時，產(chǎn)生的膨脹變形受到約束而形成壓應(yīng)力，此時混凝土的彈性模量小，徐變和應(yīng)力松弛度大，使混凝土與基層連接不牢固，因而壓應(yīng)力較小。但當(dāng)溫度下降，則產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，若超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，混凝土將會出現(xiàn)垂直裂縫。

混凝土內(nèi)部因水泥的水化熱而形成中心溫度高、熱膨脹大，導(dǎo)致在中心產(chǎn)生壓應(yīng)力、在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。 當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度值和鋼筋的約束作用時，同樣會產(chǎn)生裂縫。

1.3 外界氣溫變化的影響

大體積混凝土在施工階段，常受外界氣溫變化的影響。 混凝土內(nèi)部溫度是由水泥水化熱的絕熱溫度、澆筑溫度和混凝土的散熱溫度的三者的疊加。其中澆筑溫度與外界氣溫有直接關(guān)系。外界氣溫越高，混凝土的澆筑溫度也愈高。當(dāng)氣溫下降，特別是氣溫驟降，會大大增加外層混凝土與混凝土內(nèi)部的溫度梯度， 因而會造成溫差和溫度應(yīng)力，使大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。 因此控制混凝土表面溫度與外界氣溫溫差，也是防止裂縫的重要一環(huán)。

1.4 混凝土的收縮變形

（1）混凝土的塑性收縮變形

塑性收縮裂縫發(fā)生在混凝土硬化之前， 混凝土仍處于塑性狀態(tài)。它的產(chǎn)生主要是上部混凝土的均勻沉降受到了限制，如遇有鋼筋或大的鋼筋混凝土骨料，或者平面面積較大的混凝土，其水平方向的減縮比垂直方向更難時，這樣就會形成不規(guī)則的深裂縫。 這種裂縫通常是互相平行的，間距為0.2-1m 左右，并且有相當(dāng)?shù)纳疃取?這種裂縫不僅發(fā)生在大體積混凝土之中，防止這種裂縫的最好辦法是，連續(xù)澆筑與修整抹面，并立即養(yǎng)護(hù)，保護(hù)混凝土免受風(fēng)吹日曬。

（2）干燥收縮

混凝土中的80%水分要蒸發(fā)， 約20%的水分是水泥硬化所必需的。 而最初失去的30%自由水分幾乎不引起收縮，隨著混凝土的繼續(xù)干燥而使20%的吸附水逸出，就會出現(xiàn)干燥收縮。而表面干燥收縮快，中心干燥收縮慢。 由于表面的干縮受到中心部位混凝土的約束，因而在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。

（3）混凝土勻質(zhì)性的影響

混凝土拌合或澆筑時，由于坍落度不同，或采用的外加劑不同，石子粒徑與品種不同，以及振搗的密實度不同，都會影響混凝土的勻質(zhì)性。由于勻質(zhì)性不同，造成混凝土的彈性模量不均勻，因而在收縮變形過程中導(dǎo)致應(yīng)力集中，引起裂縫。

（4）設(shè)計造型的影響

造型復(fù)雜的工程，例如結(jié)構(gòu)上留有預(yù)留洞、槽的大體積混凝土工程，會造成應(yīng)力集中，在薄弱部位形成裂縫。

2 大體積混凝土裂縫的控制措施

2.1 原材料優(yōu)選，合理選擇混凝土的配合比

盡量選用水化熱低和安定性好的水泥，并在滿足設(shè)計要求的前提下，盡可能減少水泥用量，以減少水泥的水化熱。 從實踐經(jīng)驗看，水泥用量控制在450kg/m3是可以防止裂縫出現(xiàn)的。 控制石子、砂子的含泥量不超過1%和3%。只有原材料優(yōu)選，達(dá)到相應(yīng)技術(shù)要求，才能保證混凝土達(dá)到質(zhì)量要求。

2.2 采用分層分段法澆筑混凝土

分層振搗密實以使混凝土的水化熱能盡快散失。還可采用二次振搗的方法，增加混凝土的密實度，提高抗裂能力，使上下兩層混凝土在初凝前結(jié)合良好。 混凝土上表面浮漿應(yīng)用刮杠刮去，混凝土表面應(yīng)進(jìn)行二次收面。

2.3 設(shè)置后澆縫

當(dāng)大體積混凝土平面尺寸過大時，可以適當(dāng)設(shè)置后澆縫，以減小外約束力和溫度應(yīng)力，同時也有利于散熱，降低混凝土的內(nèi)部溫度。

2.4 混凝土的養(yǎng)護(hù)

設(shè)專門班組進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，根據(jù)施工季節(jié)的不同，可分別采用降溫法和保溫法施工。 夏季主要用降溫法施工，即在攪拌混凝土?xí)r摻入冰水，一般溫度可控制在5～10℃，在澆筑混凝土后采用冷水養(yǎng)護(hù)降溫，但要注意水溫和混凝土溫度之差不超過20℃，或采用覆蓋材料養(yǎng)護(hù)。 冬季可以采用保溫法施工，利用保溫模板和保溫材料防止冷空氣侵襲，以達(dá)到減小混凝土內(nèi)外溫差的目的。

2.5 加強(qiáng)施工中的溫度控制

（1）在混凝土澆筑之后，做艱混凝土的保溫保溫保濕養(yǎng)護(hù)，緩緩降溫，充分發(fā)揮混凝土徐變特性，降低溫度壓力。 （2）規(guī)定合理的拆模時間，延緩降溫時間和速度，充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”。 （3）加強(qiáng)測溫和溫度監(jiān)測與管理，實行信息論控制，隨時掌握混凝土內(nèi)的溫度變化，表面溫度與環(huán)境溫度之差均不超過25℃，及時調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施，以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)。

2.6 摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補(bǔ)償收縮，減少混凝土的溫度應(yīng)力

2.7 混凝土中摻加一定數(shù)量的毛石

這樣可以減少水泥用量，同時毛石還可吸收混凝土中一定的水化熱，這是防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的良好措施。

3 施工準(zhǔn)備工作、施工工藝

3.1 大體積混凝土施工前準(zhǔn)備工作， 除按一般混凝土施工前必須進(jìn)行的物質(zhì)準(zhǔn)備、機(jī)具準(zhǔn)備、技術(shù)準(zhǔn)備和現(xiàn)場準(zhǔn)備外，應(yīng)根據(jù)其施工的特殊性，做好附屬材料和輔助設(shè)備的準(zhǔn)備工作，水泵、測溫設(shè)備等。

3.2 施工工藝

（1）大體積混凝土的施工，一般宜在低溫條件下進(jìn)行，即最高氣溫≤30℃時為宜。 氣溫大于30℃時，應(yīng)周密分析和計算溫度（包括收縮）應(yīng)力，并采取相應(yīng)的降低溫差和減少溫度應(yīng)力的措施。

（2）混凝土的配制，應(yīng)嚴(yán)格掌握各種原材料的配合比，其重量允許誤差為：水泥、外摻合料±2%；粗、細(xì)骨料±3%；水、外加劑溶液±2%。 混凝土的攪拌時間，自全部拌合料裝入攪拌筒內(nèi)起到卸料止，一般應(yīng)不少于1.5-2min。

（3）攪拌后的混凝土，應(yīng)及時運(yùn)至澆筑地點(diǎn)，入模澆筑。 在運(yùn)送過程中，要防止混凝土離析、灰漿流失、坍落度變化等現(xiàn)象，如發(fā)生離析現(xiàn)象，必須進(jìn)行二次拌合后方可入模。

（4）混凝土的澆筑要點(diǎn)如下：

1）大體積混凝土的澆筑，應(yīng)根據(jù)整體連續(xù)澆筑的要求，結(jié)合結(jié)構(gòu)尺寸大小、鋼筋疏密、混凝土供應(yīng)條件等具體情況，選用斜面分層、串筒、機(jī)械振搗。 振搗棒的操作，要做到“快插慢拔”，在振搗過程中，宜將振動棒上下略有抽動，以使上下振動均勻。

分層澆筑時，振搗棒應(yīng)插入下層5cm 左右，以消除兩層之間的接縫。振搗時要防止振動模板，并應(yīng)盡量避免碰撞鋼筋、管道、預(yù)埋件等。每振搗完一段，應(yīng)隨即用鐵鍬攤平拍實。

2）混凝土養(yǎng)護(hù)的時間和方法：大體積砼澆筑完畢后，應(yīng)在12 內(nèi)加以覆蓋和澆水。 方法為降溫法和保溫法。

3） 為了掌握大體積砼的升溫和降溫的變化規(guī)律以及各種材料在各種下條件的溫度影響，需要對混凝土進(jìn)行溫度監(jiān)測控制。

4 結(jié)束語

（1）實踐證明，大體積混凝土工程，采用防、抗相結(jié)合的綜合措施，基礎(chǔ)地板的裂縫問題能得到較好解決，防止了有害裂縫的產(chǎn)生，保證了工程質(zhì)量。

（2）從降低混凝土溫度應(yīng)力和提高混凝土本身抗拉性能兩方面考慮，要求從原材料、設(shè)計、構(gòu)造、施工等方面進(jìn)行綜合控制。

（3） 摻UEA 的大體積混凝土早期只能依靠混凝土內(nèi)部自身水分進(jìn)行體溫、保濕加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)至關(guān)重要，施工養(yǎng)護(hù)過程中控制混凝土塊體因水化熱引起的升溫和內(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）是施工技術(shù)的關(guān)鍵問題。