大體積承臺(tái)混凝土施工的裂縫控制措施

王偉銘

廈門海投建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司（361026）

大體積承臺(tái)混凝土施工的裂縫控制措施

王偉銘

廈門海投建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司（361026）

以廈門市海滄天源B地塊工程地下室底板大體積承臺(tái)混凝土施工為例，介紹了大體積承臺(tái)混凝土產(chǎn)生裂縫的主要成因，對(duì)混凝土原材料的選擇、控制混凝土內(nèi)外溫差、制訂養(yǎng)護(hù)方案、減少混凝土的收縮變形等大體積承臺(tái)混凝土裂縫的控制措施作了探析。

大體積承臺(tái)混凝土；裂縫成因；控制措施

1 工程概況

廈門市海滄天源B地塊位于海滄區(qū)體育中心北側(cè)，地下一層，地上由3幢30～33層主樓及5幢別墅組成，其中3幢主樓采用框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，總建筑面積82 348.57 m2。地下室底板及承臺(tái)采用密實(shí)抗?jié)BC40混凝土，抗?jié)B等級(jí)P6。本工程的地下室底板承臺(tái)中厚度大于2.4 m的共6個(gè)。這里介紹其中一個(gè)大型承臺(tái)CT-209，該承臺(tái)位于3#樓地下室底板，面積為1 784.9 m2，厚度為2.8 m，混凝土方量為4 997.7 m3。混凝土施工時(shí)間在1月，平均氣溫15℃，最高氣溫達(dá)18℃。

2 大體積承臺(tái)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 水泥的水化熱

水泥在水化過程中要產(chǎn)生大量的熱量，由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在內(nèi)部結(jié)構(gòu)不易散發(fā)，所以導(dǎo)致了大量的熱量聚集，引起了急劇溫升，該部分熱量是大體積承臺(tái)混凝土內(nèi)部熱量的主要來源。內(nèi)部的溫度變化，導(dǎo)致了混凝土內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力大于混凝土本身的抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這是大體積承臺(tái)混凝土產(chǎn)生裂縫的最主要成因。

2.2 外界溫度變化

大體積承臺(tái)混凝土在施工期間，混凝土內(nèi)部溫度取決于澆筑溫度、水泥水化溫度及散熱溫度。當(dāng)外界溫度驟然變化（特別是驟然下降）時(shí)，就會(huì)迅速增加大體積混凝土內(nèi)外溫差，產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，造成大體積承臺(tái)混凝土出現(xiàn)裂縫。

2.3 混凝土的收縮變形

混凝土的拌合水中，只有約20%是水泥水化所需要的，其余80%都被蒸發(fā)。這部分蒸發(fā)的水是引起混凝土收縮的主要原因之一。當(dāng)收縮變形受到約束時(shí)，就會(huì)因收縮應(yīng)力而產(chǎn)生收縮裂縫。

3 控制大體積承臺(tái)混凝土裂縫的技術(shù)措施

3.1 混凝土原材料的選擇

本工程地下室底板大體積承臺(tái)混凝土原材料的選擇要求是：既要保證設(shè)計(jì)強(qiáng)度，又要大幅度降低水化熱;既要使混凝土具有良好的和易性、可泵性，又要降低水泥和水的用量。

混凝土的熱量主要來自水泥水化熱，因而選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥配制混凝土；精心設(shè)計(jì)混凝土配合比，采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術(shù)，減少每m3混凝土中的水泥用量，以達(dá)到降低水化熱的目的。

本工程選用水化熱低的42.5R礦渣水泥，水泥用量為302 kg/m3。采用Ⅰ級(jí)粉煤灰，摻量為水泥用量的15%。摻加水泥用量10%的SY-K抗裂防水劑。采用粒徑較大，級(jí)配良好的粗骨料，選用中粗砂，改善混凝土的和易性,并充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，減小骨料的表面積，從而減少水泥用量及用水量。

3.2 控制混凝土內(nèi)外溫差，制訂養(yǎng)護(hù)方案

1）混凝土內(nèi)外溫差計(jì)算

混凝土內(nèi)外溫差即混凝土內(nèi)部最高溫度與混凝土表面溫度之差。結(jié)合本工程大體積承臺(tái)CT-209，通過理論計(jì)算公式：Tm(T)-Tb(T)=15.549℃，計(jì)算得知混凝土內(nèi)外溫差小于25℃，采用20 mm厚草袋保溫可以滿足要求。

2）設(shè)置冷卻水管

由于大體積承臺(tái)CT-209體積、面積相對(duì)較大，為了確保混凝土內(nèi)外溫差能夠控制在25℃以內(nèi)，在該承臺(tái)內(nèi)預(yù)設(shè)蛇形冷卻水管，強(qiáng)制降低混凝土水化熱溫度：冷卻水管為φ32 mm的薄壁鋼管，按照蛇形布置（如圖1）。每層冷卻水管間距為1 m，同一層每根水管間距為1 m，外側(cè)水管距混凝土承臺(tái)外邊緣距離按0.5 m控制。

圖1 承臺(tái)CT-209循環(huán)冷卻水管布置

3）混凝土溫度監(jiān)測(cè)

混凝土原材料確定后，需通過下列溫控指標(biāo)來復(fù)核溫控效果：

混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上的溫升值不宜大于50℃，混凝土澆筑塊體的里表溫差（不含混凝土收縮的當(dāng)量溫度）不宜大于25℃，混凝土塊體的降溫速率不宜大于為2.0℃/d。

混凝土測(cè)溫采用小型電子測(cè)溫儀測(cè)定，澆筑混凝土?xí)r事先在每個(gè)預(yù)定測(cè)溫點(diǎn)上、中、下布置熱敏電阻測(cè)溫探頭，并留出線頭，編號(hào)記錄。測(cè)溫點(diǎn)承臺(tái)平面布置和測(cè)溫點(diǎn)探頭承臺(tái)剖面布置如圖2所示。

圖2 測(cè)溫點(diǎn)探頭剖面布置圖

測(cè)溫要求測(cè)混凝土的入模溫度，測(cè)大氣溫度,混凝土表面溫度，混凝土上部、中部及下部溫度，測(cè)溫時(shí)間不少于30 d，并作好測(cè)溫記錄。本工程承臺(tái)混凝土澆筑后，通過埋設(shè)在承臺(tái)中心的測(cè)溫點(diǎn)（B點(diǎn)）,實(shí)測(cè)出該測(cè)溫點(diǎn)每日溫度情況（見表1）。

根據(jù)測(cè)溫結(jié)果，繪制承臺(tái)中心B點(diǎn)測(cè)溫點(diǎn)的溫度－時(shí)間曲線（見圖3），可以準(zhǔn)確地知道承臺(tái)內(nèi)溫度變化情況。如發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)外溫差大于25℃，應(yīng)立即采取有效的措施，如增加表面保溫層厚度。

表1 B測(cè)溫點(diǎn)每日溫度升降表

圖3 承臺(tái)中心B測(cè)溫點(diǎn)的溫度-時(shí)間曲線

4）制訂養(yǎng)護(hù)方案

混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜和兩層草袋（厚度約20 mm）進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。塑料薄膜和草袋要覆蓋嚴(yán)實(shí)，以防混凝土暴露，這樣能有效地保持混凝土表面的水分和溫度，使混凝土始終處于保溫保濕養(yǎng)護(hù)中，從而控制混凝土內(nèi)外溫差小于25℃，防止混凝土內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生。

3.3 減少混凝土的收縮變形

要控制好混凝土的出機(jī)溫度（不高于28℃）。混凝土的出機(jī)溫度通常用降低溫來控制，水溫溫度達(dá)不到要求時(shí)就需加入冰塊，以降低水溫。攪拌站砂、石堆場(chǎng)要設(shè)有遮陽棚，以降低骨料的溫度。散裝水泥需提前儲(chǔ)備,避免新出廠水泥溫度過高。

合理安排施工工序。混凝土采用斜面分層澆筑法，均勻上升，以便散熱，減少陽光照射，降低混凝土的溫升值,縮小混凝土的內(nèi)外溫差及溫度應(yīng)力。

3）加強(qiáng)大體積承臺(tái)混凝土的養(yǎng)護(hù)。蓄水養(yǎng)護(hù)不少于7天，然后用灑水繼續(xù)養(yǎng)護(hù)不少于7天，使混凝土表面緩慢冷卻。

4 工程效果

采用了上述措施進(jìn)行施工，在混凝土內(nèi)部溫度穩(wěn)定后拆除養(yǎng)護(hù)材料及模板經(jīng)仔細(xì)觀察，該工程底板大體積承臺(tái)混凝土表面未發(fā)現(xiàn)有任何裂縫和滲漏現(xiàn)象。

5 結(jié)語

大體積承臺(tái)混凝土在目前的高層建筑工程中被廣泛應(yīng)用，占有著日益重要的位置，因此如何防止大體積承臺(tái)混凝土產(chǎn)生裂縫成為越來越重要的研究課題。針對(duì)大體積承臺(tái)混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因，對(duì)癥下藥制定出合理的控制措施并結(jié)合工程的實(shí)際特點(diǎn)靈活的操作，就能有效地防止大體積承臺(tái)混凝土產(chǎn)生裂縫，確保工程的質(zhì)量。

[1]對(duì)大體積混凝土抗裂施工技術(shù)的探討[J].城市經(jīng)濟(jì),2011 (7).

[2]淺談大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及其預(yù)防控制措施[J].科技促進(jìn)發(fā)展,2008(07).