大體積混凝土基礎的施工技術要點探析

林育

（福建源恒工程監理有限公司 福建 福清 350307）

大體積混凝土基礎的施工技術要點探析

林育

（福建源恒工程監理有限公司 福建 福清 350307）

隨著當前大型、特大型工程越來越多，澆筑基礎的混凝土澆筑量也越來越大，這些大體積混凝土基礎工程的平面尺寸和厚度都較大，工程整體性要求較高，且往往不得設置施工縫，對混凝土澆筑技術要求較高。大體積混凝土基礎在混凝土澆筑過程中往往會形成較大的內外溫差，造成混凝土表面產生裂縫，最終影響工程質量。所以關于如何控制大體積混凝土施工裂縫成為大體積混凝土基礎施工過程中最關鍵的技術難題。

大體積混凝土；施工技術；裂縫控制

引言

當前，大體積混凝土工程在建筑物中的應用越來越廣泛，建筑工程施工過程中，混凝土出現裂縫現象已經成為常見的問題，在工程中混凝土的裂縫將直接的影響到混凝土的抗滲功能以及其耐久性，這將對于工程以后的使用產生較大的威脅，所以關于如何控制大體積混凝土施工裂縫成為大體積混凝土基礎施工過程中最關鍵的技術難題。

1　大體積混凝土基礎的特點

大體積混凝土基礎由于體積較大、配筋較密、結構較為復雜，再加上體表系數較小、受到其它構件的約束作用較大，使得大體積混凝土基礎很容易出現裂縫。

大體積混凝土基礎對混凝土的強度和防水等級要求都較高，在澆筑過程中收縮形變較大。大體積混凝土基礎由于在地下，受到地下水位變化和土質的影響較大，在反復干濕的變化過程中容易導致混凝土構件開裂發生滲漏。

大體積混凝土由于混凝土一次性澆筑量大，結構整體性較強，需要連續澆筑不宜留施工縫。導致水泥水化發熱聚集于混凝土內部，使得混凝土內外溫差較大，產生了較大的應力，而此時混凝土的強度較低，在這個過程中很容易產生溫度裂縫。

根據大體積混凝土基礎的特點來看，其主要工程難點在于如何控制其裂縫。我們在進行施工設計時，需要根據大體積混凝土基礎的結構制定合理的施工方案，在混凝土的制備、澆筑和養護的過程中多加注意，嚴密觀測和控制大體積混凝土基礎的裂縫產生和發展。

2　大體積混凝土裂縫產生的原因

大體積混凝土產生裂縫的原因較多，但是從大量的實際工程經驗來看，主要為以下幾種：

（1）水泥水化熱較大且不易散發，導致混凝土內部溫度較大，在受到環境溫度和散熱等因素的影響下，產生較大的溫度應力，從而產生裂縫。

（2）混凝土在受到周邊約束的情況下，內部產生內應力，導致混凝土在養護變形的過程中受到約束，產生拉應力。

（3）混凝土是一種脆性材料，抗壓能力較大而抗拉性能較低。大體積混凝土基礎澆筑后由于受到外界約束以及內外溫差大的情況下，產生拉應力，當這個拉應力大于其抗拉強度時，則產生裂縫。

當大體積混凝土受到上面三個因素的影響，都會有產生裂縫的潛質。但總的來說，大體積混凝土產生裂縫的根本原因在于水泥水化產生水化熱，導致混凝土發生形變，而大體積混凝土受到外界約束較大，導致內部產生拉應力，當拉應力過大，于是產生了裂縫。

3　大體積混凝土基礎產生裂縫的危害

裂縫使大體積混凝土工程的質量通病，裂縫問題阻礙著大體積混凝土基礎工程的發展，總的來說主要具有以下危害：

（1）對基礎承載力造成直接影響，基礎作為承重部位，而混凝土的裂縫發展到一定程度時，其受力特性也就受到了損傷，甚至這個裂縫標志著結構即將破壞。

（2）對基礎承載力造成間接影響，混凝土開裂導致混凝土保護層開裂，混凝土內的鋼筋與空氣和水分接觸，導致鋼筋銹蝕，從而降低基礎的穩定性和耐久性。

（3）基礎與地下水接觸較多，在地下水反復凍融的過程中，當混凝土出現裂縫時，這種凍融作用會加快混凝土的脫落和腐蝕，最終影響混凝土強度。

4　大體積混凝土基礎裂縫控制技術研究

4.1設計控制

對于大體積混凝土基礎，我們在進行設計時，宜采用中低強度的混凝土，強度等于控制在C20～C25較好。對于結構形式，要進行合理的分塊，如果可以設置施工縫，則根據工程對于裂縫的要求來進行分塊研究。對于基礎中的鋼筋，應采用小直徑、密間距的布筋理念，如果受力筋滿足裂縫控制則不需添加溫度筋。

4.2原材料控制

總的來說，對于原材料的控制主要是對混凝土配合比進行優化，提高混凝土的抗裂能力，根據混凝土配合經驗來看，主要從水泥、骨料、摻粉煤灰來進行優化。水泥盡量采用低熱水泥，一般選擇低礦渣水泥、粉煤灰水泥等。粗骨料最好采用自然連續級配，增強混凝土的和易性，采用碎石拌制的水泥具有較好的抗裂性，細骨料以中粗砂為宜。粉煤灰是大體積混凝土中一種較好的添加劑，能有效的改善混凝土的干縮性和脆性，但是粉煤灰加入過量的話，容易出現早期強度低、低溫泌水大等問題，而且當結構對振動和沖擊有要求時，不建議參加粉煤灰。

4.3施工控制

施工控制主要從澆筑順序、控制澆筑溫度、及時保溫保濕這四個方面來控制大體積混凝土基礎的裂縫問題。

大體積混凝土澆筑主要采用全面分層澆筑、分段分層澆筑和斜面分層澆筑這三種澆筑方式，如圖1～3所示，全面分層法能使有效的控制混凝土的垂直裂縫，但是對混凝土拌合、運輸能力要求較高，分段封層澆筑適合混凝土拌合、運輸能力較差且對基礎抗滲要求不高的建筑物，斜面分層法適用于厚度較小但是平面尺寸較大的建筑。

圖1　全面分層澆筑

圖2　分段分層澆筑

圖3　斜面分層澆筑

降低混凝土的入模溫度可以有效降低混凝土養護過程中形成的溫度差，在夏季常見降低入模溫度的方法有給料場遮陽澆水、向混凝土拌合過程中加冰等，而且需要保證混凝土運輸的連續性，降低運輸時間從而減少混凝土在運輸過程中的吸熱，盡量將大體積混凝土的澆筑安排在夜間。

大體積混凝土澆筑完成后需要及時做好保溫保濕工作，主要是為了降低混凝土內外溫差，常用的辦法是在混凝土表面覆蓋一層薄膜，減少水分散失，然后在薄膜上面灑水保證混凝土表面濕度。

4.4預埋冷卻管

預埋冷卻管主要需要做好兩方面工作：①確定冷卻管的布置，冷卻管大多采用鋁管或鋼管，直徑控制在20mm左右，管之間的間隔控制在1.5～3m，可根據降溫需要設置多個進出水口。②選擇合適的水源，水源溫度控制在15℃左右，而且冷卻管和混凝土的溫差不得超過25℃，混凝土內部降溫速度不得超過每天1.5℃。

5　工程實例

如圖4所示是某大橋工程的承臺施工圖，工程主要從原材料、施工方案和設置冷卻管這三個方面來對大體積混凝土基礎的溫度裂縫來進行控制。

圖4　某大橋承臺施工圖

該承臺大體積混凝土澆筑主要從四個方面來對原材料進行優選：①摻入粉煤灰，粉煤灰具有大量的SiO2，可以增強混凝土的塑形，延長水化熱，由于該工程附近具有一座電廠，為粉煤灰提供了來源。②砂，該工程的砂主要河砂，含泥量較少。③碎石，碎石主要采用花崗巖碎石，粒徑分布在5～30mm且級配連續，針片狀含量低于9%，石粉含量低于1%。④外加劑選擇，對于外加劑摻量進行了大量試驗，確定最優摻量，改善了混凝土的和易性。

施工方案的優化主要從四個方面來優化：①選擇合適拌合能力的拌合設備；②保證車輛運輸能力；③保證混凝土下料，該工程設定多個下料點，可以使拌合好的混凝土不需要停留即可入模，提高了澆筑速度；④執行三班倒的交接班制度，保證澆筑過程有序進行。

冷卻管本工程采用折現布置，開始澆筑時即開始通冷水，根據天氣和水化熱的情況及時調整冷卻水的流量，主要設定兩個指標：①混凝土內外溫差不得超過25℃；②出水口水溫不得超過40℃。

6　結論

大體積混凝土基礎由于澆筑過程中水化熱較大，混凝土內外溫差較大，而且受到外界約束較大，使得大體積混凝土容易形成裂縫，對混凝土基礎的質量產生嚴重影響。所以大體積混凝土基礎施工技術的關鍵在于控制裂縫的產生和發育，通過對大體積混凝土的設計、原材料、施工工序和冷卻管這四方面能夠有效的控制裂縫的產生。

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TU755

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1673-0038（2015）36-0116-02

2015-8-21