大體積混凝土基礎施工裂縫控制研究

王慶宏

（臨滄市鳳慶縣勐佑鎮人民政府村鎮規劃建設服務中心，云南 臨滄 675903）

大體積混凝土基礎施工裂縫控制是工 程施工控制中的一個難題，如何有效控制基礎施工裂縫，減小大體積混凝土中的水化熱是關鍵。目前，各大科研院校都進行了模擬分析和實踐，主要從混凝土原材料、混凝土配合比、施工工藝、養護方面提出了各種標準化的建議。

1 大體積混凝土基礎裂縫產生原因

大體積混凝土裂縫是因為混凝土的溫度變形受到約束而產生溫度應力，當這種溫度應力大于混凝土自身抗拉強度時而產生的。

混凝土溫度應力的大小取決于水泥、水化熱、拌合澆筑溫度、大氣溫度、收縮變形及當量溫度等因素，同時它與混凝土的降溫散熱條件和混凝土升降溫速密切相關的，而混凝土抗拉強度的提高與混凝土材料性能有關。影響大體積混凝土的主要因素分析如下：

1.1 入模溫度

混凝土的入模溫度也稱澆筑溫度，它是混凝土水化熱溫升的基礎，可以預見，混凝土的入模溫度越高，它的熱峰值也必然越高。工程上在高溫季節澆筑大體積常采用骨料預冷，加冰拌和等措施來降低澆筑溫度，控制混凝土最高溫升，原因在此。

1.2 水泥品種與水泥用量

混凝土溫度上升根源在于水泥水化熱。不同品種水泥的最終水化熱是不同的，每立方米混凝土的水泥用量多少也使混凝土的總發熱量不一樣。這兩個因素最終反映在混凝土絕熱溫升曲線θ和m值大小上。大小對混凝土熱峰值有顯著影響，因此，工程中盡量采用低熱水泥，另外m不僅影響熱峰值大小，還影響熱峰值m出現時間，m減小相當于水泥水化熱速率越慢，從而要達到最高溫升的時間就越長。在此期間內混凝土對外散熱得多，最高溫度值就越小了。

1.3 環境溫度

不同季節里澆筑混凝土，環境溫度是不同的。環境溫度變化對混凝土底板內熱峰值影響不大，但對混凝土內外溫差影響為顯著。

1.4 混凝土的導熱性能

熱量在混凝土內傳遞的能力反映在其導熱性能上。混凝土的導熱系數越大，熱量傳遞率就越大，則混凝土與外界熱交換的效率也越高，從而使混凝土內最高溫升降低。同時也減小了混凝土的內外溫差。可以預計，導熱性能越好，熟峰值出現的時間也相應提前。中部最高溫度的熱峰及熱峰出現的時間與板厚密切有關。顯見，板越厚，中部點散熱較少，熱峰值也越高，中部受外界溫降影響所需時間就越長，峰值出現的時間也要晚一些。

1.5 大體積混凝土與幾何尺寸的影響

大體積混凝土底板的長度對裂縫也影響，底板越長，越容易產生裂縫，這是因為溫度應力與澆筑塊長度有關。

2 大體積混凝土裂縫控制措施

結合工程的實際情況，施工中采用了以下多種措施控制溫度裂縫的發展。

2.1 材料選擇及質量要求

1）水泥，由于基礎底板厚2.3m，水泥在水化過程產生大量的熱量，聚集在結構內部不易散失，使混凝土內部的溫度升高。為此，在施工中應選用水化熱較低的水泥并盡量降低單位水泥用量（每減少10kg水泥，溫度降低1℃）。

2）粗細骨料，粗骨料選用5mm～40mm 單粒級卵石。它比5mm～25mm石子，每立方米混凝土可減少用水量15kg左右，在相同水灰比情況下，水泥可減少30kg左右。細骨料采用中粗砂，其細度模數為218，它比采用細砂，每立方米混凝土減少用水量20kg左右，水泥相應減少28kg～35kg，從而降低混凝土的干縮。

3）混合料及外加劑，混凝土中摻入水泥重量0.25%左右的緩凝型減水劑—木質素磺酸鈣，一方面可明顯延緩水化熱釋放的速度，推遲水化熱峰值的出現；同時又減少10%拌和用水，節約10%左右的水泥，從而降低水化熱。混凝土中摻入適量粉煤灰，不僅改善混凝土的工作度，減少混凝土的用水量，減少泌水和離析現象，而且可代替部分水泥，減少水化熱。摻入適量UEA膨脹劑，有效地補償混凝土干縮，并在一定程度上補償冷縮，改變混凝土分子結構組織，增加密實性，提高抗滲能力。

2.2 混凝土配合比的制定

根據選用的材料，通過試驗室試配確定了混凝土配合比，采用塔吊運輸，混凝土坍落度控制在3cm～5cm；混凝土配合比（kg/m3）為水泥：黃砂：石子：水=330∶771∶1087∶173；摻合料（kg/m3）∶UEA膨脹劑33kg，粉煤灰44kg，木鈣0.66kg；水灰比0.48，砂率40%。

2.3 大體積混凝土施工工藝控制

1）大體積混凝土水平分層澆筑，大體積混凝土澆筑方案的選擇，是決定工程質量和造價的重要因素之一。整體連續澆筑具有結構整體性好、施工周期短和抗滲性好等優點，但當所澆筑混凝土的厚度很大時，采取分層澆筑是一種方案，分層澆筑具有以下3個主要優點：其一可防止因水化熱散發不出而引起的裂縫。由于混凝土是熱的不良導體，當所澆筑的混凝土厚度較大時，混凝土內部由水化熱而引起的溫度較高，與外界氣溫形成較大溫差，易形成混凝土表面裂縫。其二對支模系統有利。例如在超厚混凝土整板結構轉換層施工中，若采用常規模板支撐體系，下層樓面將承受較大的施工荷載，有可能破壞下層結構，若采用分層澆筑方案，靠第一層先澆板承受后澆板的施工荷載，可大大減少施工中支模的費用。其三可減少混凝土的一次澆筑量，易組織施工。

采用分層澆筑施工方案的關鍵是保證疊合面結合牢固，保證厚板的整體抗力性能不因混凝土分層澆筑而下降。因此，保證分層混凝土板協同工作是關鍵的。

2）預埋冷卻管，夏季施工時，在混凝土內部預埋冷卻水管，通循環冷卻水，強制降低混凝土水化熱溫度。冬季施工時，采用保溫措施進行養護；如技術條件允許，可在混凝土結構中摻加10%～15%的大石塊，減少混凝土的用量，以達到節省水泥和降低水化熱的目的。

2.4 施工溫度控制

1）降低混凝土入模溫度，澆筑大體積混凝土時應選擇較適宜的氣溫，盡量避開炎熱天氣澆筑。夏季可采用溫度較低的地下水攪拌混凝土，或在混凝土拌和水中加入冰塊，同時對骨料進行遮陽、灑水降溫，在運輸及澆筑過程中也采用遮陽保護、灑水降溫等措施，以降低混凝土拌和物的入模溫度；摻加相應的緩凝型減水劑；在混凝土入模時，還可以采取強制通風措施，加速模內熱量的散發。

2）加強施工中的溫度控制，在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養護，以使混凝土緩緩降溫，充分發揮其徐變特性，減低溫度應力。夏季應堅決避免曝曬，注意保濕；冬季應采取措施保溫覆蓋，以免發生急劇的溫度梯度變化；采取長時間的養護，確定合理的拆模時間，以延緩降溫速度，延長降溫時間，充分發揮混凝土的“應力松弛效應”；加強測溫和溫度監測。可采用熱敏溫度計監測或專人多點監測，以隨時掌握與控制混凝土內的溫度變化。混凝土內外溫差應控制在25℃以內，基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以內，并及時調整保溫及養護措施，使混凝土的溫度梯度和濕度不致過大，以有效控制有害裂縫的出現。

3）改善約束條件，削減溫度應力，在大體積混凝土基礎與墊層之間可設置滑動層，如技術條件許可，施工時宜采用刷熱瀝青作為滑動層，以消除嵌固作用，釋放約束應力。

2.5 提高混凝土抗拉強度

提高混凝土的抗拉強度。包括：控制集料含泥量。砂、石含泥量過大，不僅增加混凝土的收縮，而且降低混凝土的抗拉強度，對混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制時必須嚴格控制砂、石的含泥量，將石子含泥量控制在1%以下，中砂含泥量控制在2%以下，減少因砂、石含泥量過大對混凝土抗裂的不利影響；改善混凝土施工工藝。可采用二次投料法、二次振搗法、澆筑后及時排除表面積水和最上層泥漿等方法；加強早期養護，提高混凝土早期及相應齡期的抗拉強度和彈性模量；在大體積混凝土基礎表面及內部設置必要的溫度配筋，以改善應力分布，防止裂縫的出現。

2.6 混凝土的澆筑及養護

混凝土在澆筑完畢后的12 h以內，加蓋覆蓋并灑水保濕養護，養護覆蓋采用一層薄膜加一層保溫被的方式，現場另備1層塑料薄膜、1層草包以做保溫保濕備用材料。要求薄膜的搭接不得小于150 mm，保溫被的搭接不小于100mm。墻柱插筋之間狹小空間必須特別注意保溫措施，可用條形薄膜加以覆蓋后，再加蓋保溫被。

3 結語

只有通過有效的技術管理、采取合理的控制措施、選擇適合且質優的原材料以及精心的施工，是控制大體積混凝土產生裂縫的關鍵。