大體積鋼筋混凝土基礎施工技術分析

楊建平

摘 要：大體積混凝土裂縫控制在工程建設過程中是一個很關鍵的技術環節，裂縫與材料選用以及質量控制、施工工藝水平、澆筑時以及后續養護期間的溫度監控有著很密切的關系。文章分析了大體積混凝土裂縫產生的原因，并在此基礎上分析了裂縫控制的措施，然后利用一個具體的工程實例講述了大體積混凝土裂縫的控制工藝環節，希望對工程建設工作者的工作有一定的指導意義。

關鍵詞：措施；原因；溫度控制；監測

隨著經濟的快速發展以及城市化進程的迅速推進，越來越多的工程項目不斷地涌現，體積龐大的混凝土結構在工程中出現的日益頻繁，大體積混凝土施工質量控制就成為了工程建設者一項亟需解決的問題。大體積混凝土結構一般會出現在水力大壩、大型設備基礎、地下室底板等位置。大體積混凝土結構混凝土用量大，截面尺寸較大，對于施工技術有著較高的要求，如不進行特殊的處理較易出現裂縫等質量問題。較輕的質量問題會影響結構的美觀，嚴重的質量問題就會影響到結構安全。混凝土結構具有很強的抗壓能力，但是抗拉能力較差，微弱的裂縫不會產生較大影響，本文講述的大體積混凝土裂縫對結構有著非常致命的影響。

1 大體積混凝土裂縫出現的原因

1.1 散熱對大體積混凝土裂縫的影響

混凝土澆筑時，結構體積越大，內部水化熱就會越大，溫升比較快，體積變化也不穩定。在混凝土澆筑后的三四天內，由于混凝土導熱系數低的原因，結構體彈性模量以及強度也不大，水化熱溫升不會很明顯。在這個階段之后，混凝土彈性模量將會越來越大，混凝土內部抑制降溫收縮的約束也會越來越強烈，拉應力急劇增大導致結構出現較為明顯的裂縫。

1.2 降溫階段體積收縮受約束，導致裂縫出現

大體積混凝土結構在水化熱與散熱速度達到均衡時，結構體內部溫度達到最高，然后水化熱散熱速度超過混凝土散熱速度時，結構體出現體積變小收縮，產生拉應力的情況。

1.3 外界溫度對混凝土裂縫的影響

隨著外界溫度升高，混凝土澆筑時溫度也會一定程度的升高。反之，外界溫度降低，混凝土澆筑時溫度也會一定程度的降低。溫度驟然變化會增加混凝土內部溫度梯度，將會促進混凝土裂縫的產生。混凝土內部溫差產生了溫度應力，溫差越大，溫度應力也是越大。當溫度應力大小超過混凝土極限抗拉值時，混凝土就會出現不同程度的裂縫。

1.4 混凝土材料抗拉能力對裂縫的影響

混凝土材料屬于脆性材料，其具有較高的抗壓能力，但是抗拉能力較弱。大體積混凝土溫度變形在受約束時產生的拉應變較易超過極限拉應變從而產生裂縫。

2 大體積混凝土防止裂縫產生的措施分析

經過多年研究發現，大體積混凝土裂縫控制措施主要分為以下幾種：減少溫度變形；消除火災減小約束程度；提高混凝土抗拉能力。

2.1 材料控制

為了減少水泥水化熱過程中造成溫升變化，大體積混凝土盡量采用低熱礦渣水泥或者中熱硅酸鹽水泥，盡量不要使用普通硅酸鹽水泥或者硅酸鹽水泥。另外，降低混凝土中的水泥含量或者延長混凝土設計齡期也可以在一定程度上減少混凝土裂縫的產生。適當加入粉煤灰不僅可以減少水的使用量，還可以有效降低混凝土的水泥用量，在一定程度上減少混凝土自身的體積收縮，經過一些數據統計分析，混凝土中添加粉煤灰還可以減少結構中的堿-骨料反應而產生的混凝土裂縫。減水劑也可以有效降低混凝土用水量以及水泥用量，添加減水劑的混凝土還可以抑制水泥的水化作用，降低水泥水化熱溫升，有利于降低混凝土核心溫度。在混凝土試配時，選用線脹系數較小的骨料可以明顯降低混凝土線脹系數，有利于混凝土溫度變形的控制。混凝土核心溫度變化與混凝土入模時的溫度也有著一定的關聯，為此盡量在室外溫度較低的情況下進行混凝土澆筑。后冷以及預冷都可以降低混凝土的入模溫度，在混凝土內部預埋管道，澆筑后內通低溫液體冷卻，這樣對混凝土冷卻效果明顯，如果混凝土體型不厚重，可以采用表面流水的冷卻方式，也有較好的效果并且經濟環保。而預冷則是在施工澆筑前先降溫，主要方法是在混凝土中加入冰塊拌合與冷卻混凝土骨料兩類。隨著科技的發展，微膨脹水泥研究已經進入了新的領域，微膨脹水泥可以在混凝土降溫收縮過程中進行微膨脹，補償一定的收縮量，可以起到一定的防止裂縫產生和擴大的作用。

2.2 降低約束

無法消除混凝土內部約束作用，那些彈性模量越高的混凝土，其約束程度也是越大。對于必須與老混凝土或者地基有連接的建筑物，應該降低地基基巖彈性模量。針對于那些老混凝土或者地基基巖進行脫落的建筑物，可以采用在老混凝土上面鋪設瀝青油氈，在地基巖石上鋪設薄碎砂石等措施。

2.3 增加混凝土抗拉能力

由于當今科學水平的制約，要馬上改變混凝土本身的脆性，顯著提高混凝土本身的抗拉強度是不現實的，但是在當今技術水平條件下只有增加水泥漿體積以及強度，才能夠提高混凝土抗拉能力，才能提高混凝土的極限拉應力。這樣做的結果就是增加了水泥用量，正如前文提到的，過量添加水泥將會增加水化熱，更不利于混凝土溫度控制，增加混凝土出現裂縫的情況，這樣做的結果是得不償失的。合理配筋是控制混凝土裂縫的又一重要手段，對于由荷載引起的結構性裂縫主要是依靠配筋來加以控制。

3 大體積混凝土裂縫控制具體實例分析

3.1 工程概況

某寫字樓屬于一類民用建筑，地下二層，地上共有二十層，總建筑高度為95m，總建筑面積為29000m2，地下室建筑面積為4900m2，地上建筑面積為24100m2，占地面積為1500m2，本工程位于市區繁華地帶，地下埋有高壓電纜等管線，周圍有淺基礎的辦公樓以及高層住宅樓，本建筑結構形式為鋼筋混凝土框架-剪力墻結構，建筑物安全級別為二級，地下室底板混凝土標號為C40，抗滲等級為0.8MPa。

3.2 施工準備措施