大體積混凝土筏板基礎施工的質量與控制

靳霞　葛中陽

【摘 要】大體積混凝土筏板基礎施工時，從原材料、配合比、外加劑、澆筑順序與工藝、溫濕監控及養護等有效手段，避免混凝土裂縫的措施。

【關鍵詞】大體積；混凝土裂縫；質量控制

1 大體積混凝土裂縫產生的原因與分析

1.1 水泥水化熱引起的溫度應力和溫度變形

水泥在水化過程中產生大量的熱量，使混凝土內部的溫度升高，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。混凝土內部的最高溫度多數發生在澆筑后的3-5天內，當混凝土內部與表面溫差過大時，就會產生溫度應力和溫度變形。溫差越大，溫度應力也越大。當這種溫度應力超過混凝土內外的約束力時，就會產生裂縫。而混凝土內部的溫度與混凝土厚度及水泥用量有關，混凝土愈厚，水泥用量愈大，內部溫度愈高。所形成的溫度應力與混凝土結構的尺寸有關，在一定尺寸范圍內，混凝土結構尺寸愈大，溫度應力也愈大，因而引起裂縫的可能性也愈大。所以，防止混凝土出現裂縫的關鍵就是控制混凝土內部與表面的溫差。

1.2 內外約束條件的影響

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

混凝土內部因水泥的水化熱而形成中心溫度高、熱膨脹大，導致在中心產生壓應力、在表面產生拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度值和鋼筋的約束作用時，同樣會產生裂縫。

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系。外界氣溫越高，混凝土的澆筑溫度也愈高。當氣溫下降，特別是氣溫驟降，會大大增加外層混凝土與混凝土內部的溫度梯度，因而會造成溫差和溫度應力，使大體積混凝土出現裂縫。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。

1.4 混凝土的收縮變形

（1）混凝土的塑性收縮變形

塑性收縮裂縫發生在混凝土硬化之前，混凝土仍處于塑性狀態。它的產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，并且有相當的深度。這種裂縫不僅發生在大體積混凝土之中，防止這種裂縫的最好辦法是，連續澆筑與修整抹面，并立即養護，保護混凝土免受風吹日曬。

（2）干燥收縮

混凝土中的80%水分要蒸發，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，隨著混凝土的繼續干燥而使20%的吸附水逸出，就會出現干燥收縮。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，因而在表面產生拉應力而出現裂縫。

（3）混凝土勻質性的影響

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性。由于勻質性不同，造成混凝土的彈性模量不均勻，因而在收縮變形過程中導致應力集中，引起裂縫。

（4）設計造型的影響

造型復雜的工程，例如結構上留有預留洞、槽的大體積混凝土工程，會造成應力集中，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。從實踐經驗看，水泥用量控制在450kg/m3是可以防止裂縫出現的。控制石子、砂子的含泥量不超過1%和3%。

只有原材料優選，達到相應技術要求，才能保證混凝土達到質量要求。

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合良好。混凝土上表面浮漿應用刮杠刮去，混凝土表面應進行二次收面。

2.3 設置后澆縫

當大體積混凝土平面尺寸過大時，可以適當設置后澆縫，以減小外約束力和溫度應力，同時也有利于散熱，降低混凝土的內部溫度。

2.4 混凝土的養護

設專門班組進行保溫保濕養護，根據施工季節的不同，可分別采用降溫法和保溫法施工。夏季主要用降溫法施工，即在攪拌混凝土時摻入冰水，一般溫度可控制在5～10℃，在澆筑混凝土后采用冷水養護降溫，但要注意水溫和混凝土溫度之差不超過20℃，或采用覆蓋材料養護。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，以達到減小混凝土內外溫差的目的。

2.5 加強施工中的溫度控制

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

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

2.7 混凝土中摻加一定數量的毛石

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生裂縫的良好措施。

3 施工準備工作、施工工藝

3.1 大體積混凝土施工前準備工作，除按一般混凝土施工前必須進行的物質準備、機具準備、技術準備和現場準備外，應根據其施工的特殊性，做好附屬材料和輔助設備的準備工作，水泵、測溫設備等。

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行，即最高氣溫≤30℃時為宜。氣溫大于30℃時，應周密分析和計算溫度（包括收縮）應力，并采取相應的降低溫差和減少溫度應力的措施。

（2）混凝土的配制，應嚴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起到卸料止，一般應不少于1.5-2min。

（3）攪拌后的混凝土，應及時運至澆筑地點，入模澆筑。在運送過程中，要防止混凝土離析、灰漿流失、坍落度變化等現象，如發生離析現象，必須進行二次拌合后方可入模。

（4）混凝土的澆筑要點如下：

1）大體積混凝土的澆筑，應根據整體連續澆筑的要求，結合結構尺寸大小、鋼筋疏密、混凝土供應條件等具體情況，選用斜面分層、串筒、機械振搗。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，并應盡量避免碰撞鋼筋、管道、預埋件等。每振搗完一段，應隨即用鐵鍬攤平拍實。

2）混凝土養護的時間和方法：大體積砼澆筑完畢后，應在12內加以覆蓋和澆水。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，需要對混凝土進行溫度監測控制。

4 結束語

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

（2）從降低混凝土溫度應力和提高混凝土本身抗拉性能兩方面考慮，要求從原材料、設計、構造、施工等方面進行綜合控制。

（3）摻UEA的大體積混凝土早期只能依靠混凝土內部自身水分進行體溫、保濕加強早期養護至關重要，施工養護過程中控制混凝土塊體因水化熱引起的升溫和內外溫差及降溫速度，防止混凝土出現有害的溫度裂縫（包括混凝土收縮）是施工技術的關鍵問題。

[責任編輯：謝慶云]