大體積混凝土的設計與施工

孫節

摘 要：隨著我國經濟的飛速發展，建筑行業也得到了空前的發展，各種新技術新方法得到了廣泛的應用。各種大型建筑拔地而起，大體積混凝土的應用也隨之展開，同時也伴隨著各種問題的出現。大體積混凝土在民用及工業建筑行業大多出現在基礎部位，地下連續墻等部位，一旦出現問題不僅帶來經濟上的損失更重要是安全和使用功能上的問題。

關鍵詞：大體積混凝土；設計；施工

所謂大體積混凝土就是混凝土結構物厚度大于1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土。文章結合工程實例將從設計和施工兩個方面對大體積混凝土預防裂縫的產生和之后的處理進行闡述。本工程位于天津市西青區為酒店和服務公寓項目基地面積為22625平米，主要功能為服務會展中心的商務旅客，總建筑面積164549平米，酒店（20層）建筑面積26000平米，服務公寓（20層）建筑面積36000平米，地下面積68199平米。本項目中大體積混凝土主要為基礎底板部分，地下東西長129m，南北寬180m。底板厚度為主樓下1.8米厚，其他地方1.05米厚。工程平面圖見下圖：

圖1 基礎底板平面圖

第一設計方面：大體積混凝土之所以會產生裂縫其根源在于大體積混凝土內部的熱量不如表面的熱量散失得快，容易造成內外溫差過大，所產生的溫度應力使混凝土開裂。所以從設計方面考慮主要從以下幾個方面考慮：一是材料的設計采用低水化熱的水泥和參加礦物摻和料等已達到減小混凝土水化熱的目地；二是通過配筋的方法來抵消混凝土溫度應力以減小混凝土裂縫的產生；三是通過設計后澆帶等措施減小混凝土的體積；四是通過添加膨脹劑等外加劑達到混凝土的補償收縮作用。

本工程大體積混凝土基礎的設計按下列要求進行：

（1）混凝土設計強度等級宜在C30-C40的范圍之間；本工程混凝土為C40。

（2）配置承受溫度應力變化及控制溫度裂縫開展的構造鋼筋；本工程除計算需要外均為雙層雙向配置鋼筋。

（3）設計單位要提出溫度場和應變的相關測試要求。在設計說明中予以闡述。

（4）大體量混凝土應依據混凝土澆筑過程中溫度裂縫控制的要求設置水平施工縫；本工程采用沉降后澆帶和溫度后澆帶相結合的方式進行設計，在主樓周圍布置沉降后澆帶，溫度后澆帶的布置以間距30-40米布置。

（5）底板混凝土需加入膨脹劑，限制膨脹率應≥0.015%，并應加強養護。在每個后澆帶范圍之內，應設連續式膨脹加強帶，連續式膨脹加強帶的間距不大于35m。

通過以上設計措施可以從根本上有效的減少大體積混凝土裂縫的產生。

第二施工方面：在大體積混凝土施工過程中我們應該采取以下方法：

大體積混凝土混凝土由于結構截面大，水泥用量較多，水泥水化熱會產生較大的溫度變化和收縮作用，因此形成的溫度收縮應力等是形成混凝土產生裂縫的主要原因；所以大體積混凝土裂縫控制主要是控制混凝土的溫度裂縫。大體積混凝土裂縫控制的技術措施主要從以下幾個方面進行：

（1）降低水泥水化熱。a.選用中低水化熱的水泥品種進行混凝土的配置。b.減少混凝土中水泥用量。c.使用粗骨料等級配良好的粗細骨料；控制含泥量；適量摻加粉煤灰等摻合料或者摻加減水劑、緩凝劑等，降低水灰比，以達到減少水泥用量和降低水化熱的效果。d.在拌合混凝土時，可摻入適量微膨脹劑，使混凝土得到適量補償收縮，并可以減少混凝土的溫度應力。

（2）降低混凝土的溫度差。a.選擇適宜的溫度澆筑大體積混凝土，盡量避開炎熱天氣。b.參加相應的緩凝型減水劑，如木質素磺酸鈣等。

（3）加強施工過程中的溫度控制。a.在混凝土澆筑完成后，做好混凝土的養護工作，緩慢降溫，充分發揮混凝土的徐變特性，減少溫度應力，夏季應防暴曬，注意保濕工作，冬季注意保溫工作，以免發生急劇的溫度梯度變化。b.采用較長時間的養護，延緩降溫的時間，發揮混凝土的應力松弛效應。c.加強溫度監控和管理工作，實行信息化管理控制，隨時監測混凝土內的溫度變化，內外溫差要控制在25℃以內，基面和基底面溫差均要控制在25℃以內，并且要及時調整養護措施，確保混凝土的溫度梯度和濕度變化不大，有效控制有害裂縫的產生。d.合理安排施工順序，避免混凝土堆積過大高差。在混凝土澆筑完成后及時回填土，避免其側面暴露在外較長時間。

（4）改善約束條件，減少溫度應力。澆筑過程中宜采取分層或分塊澆筑大體積混凝土，合理設置水平和垂直施工縫。

（5）改善并提高混凝土的極限拉伸強度。a.選擇級配良好的粗骨料，嚴格控制其含水量及含泥量，并加強振搗，提高混凝土密實度和抗拉強度等，減小收縮變形，保證施工質量。b.采用二次振搗，澆筑完成后及時排除積水，并且加強和完善早期養護，增強混凝土早期或相應齡期的抗拉強度及彈性模量。

通過以上的施工措施可以有效的減少大體積混凝土裂縫的產生。

出現裂縫后的處理辦法：盡管我們采取了以上兩個方面的措施，但是不可能完全消除裂縫的產生，只能是盡量減少混凝土裂縫的出現。一旦裂縫出現將會影響結構的整體性和剛度，并且還會引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、并且降低混凝土的耐久性、抗疲勞、抗滲能力等。根據裂縫產生的性質我們要有區別對待、及時處理，保證建筑物的安全性。所以盡管采取了以上措施還是要做好混凝土產生裂縫后的處理方案以減小裂縫對工程造成的影響。

混凝土裂縫的修補主要有以下幾種：（1）混凝土表面修補法；（2）灌漿和嵌逢封堵法；（3）結構加固法；（4）混凝土置換法；（5）電化學防護法；（6）仿生自愈合法。

以上處理方法應該根據現場情況和裂縫性質的不同區別對待選擇合適的方法加以處理。

結論：隨著我國經濟的增長大體積混凝土施工將越來越廣泛，只有通過設計、施工等方面的控制才能有效地預防大體積混凝土裂縫的產生。經過以上兩方面的控制，本工程基礎底板施工完畢到現在已經3月有余裂縫控制效果很好，達到預期效果。

參考文獻

[1]GB50010-2010.混凝土結構設計規范[S].

[2]GB50108-2008.地下工程防水技術規范[S].

[3]JGJ3-2010.高層建筑混凝土結構技術規程[S].

[4]GB50367-2006.混凝土結構加固設計規范[S].

[5]GB50204-2002.混凝土結構工程施工質量驗收規范[S].

[6]GB50496-2009.大體積混凝土施工規范[S].