超長超大地下室混凝土防裂縫施工質(zhì)量控制

孫源興，董永生，高常杰

（1. 威海市鴻安建筑集團(tuán)有限公司混凝土公司，山東 威海 264200；2. 威海市建筑工程質(zhì)量檢測站有限公司，山東 威海 264200；3. 威海建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，山東 威海 264200）

地下室超長超大底板裂縫一直困擾著大家，不僅外觀給人不適，裂縫更容易誘發(fā)滲漏。在本文中，結(jié)合具體工程，對減少底板裂縫進(jìn)行探討與實(shí)踐。

該工程總建筑面積約 68216m2，其中：地上面積約47948m2，地下建筑面積約 20268m2，高層住宅為剪力墻結(jié)構(gòu)，排屋為框架結(jié)構(gòu)。

1 裂縫產(chǎn)生的原因分析

調(diào)查表明，超長超大地下室混凝土裂縫由外荷載引起的可能性很小，而混凝土硬化期間水化過程釋放的水化熱引發(fā)的溫度變化，以及混凝土收縮的共同作用所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要因素。

水泥水化過程也是一個放熱過程，并且其大部分熱量是在 3d 以內(nèi)產(chǎn)生，同時混凝土是熱的不良導(dǎo)體，內(nèi)部產(chǎn)生的水化熱不易散發(fā)，特別工程上一般使用的木模板和竹膠板本身導(dǎo)熱系數(shù)更低，混凝土內(nèi)熱量難以很快散失，致使混凝土本體溫度不斷累積上升，如不做好保溫措施，拆模后混凝土的表面散熱比較快，特別是環(huán)境溫度較低、晝夜溫差大的時候，混凝土的內(nèi)外產(chǎn)生較大溫度梯度，造成內(nèi)外變形不均，這種內(nèi)外溫差在混凝土凝結(jié)初期產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時，就會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生自約束裂縫。當(dāng)出現(xiàn)貫穿裂縫和深層裂縫時，將嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的整體性、穩(wěn)定性、耐久性和防水性。

溫度裂縫和混凝土收縮裂縫為超長超大地下室混凝土裂縫施工質(zhì)量控制的主要因素。

2 減少混凝土開裂的技術(shù)措施

2.1 溫度應(yīng)力計算

（1）有限元模型的建立

根據(jù)底板的實(shí)際尺寸，采用有限元軟件 Midas Civil建立有限元模型如圖 1 所示，有限元計算參數(shù)如表 1所列。

圖 1 底板有限元計算模型

表 1 底板有限元計算參數(shù)取值表

根據(jù)混凝土配合比的水泥用量和粉煤灰用量，膠凝材料水化熱折減系數(shù)取 0.91，折算后水泥用量當(dāng)量值為358.5kg/m3。

（2）底板溫度場計算結(jié)果

底板大體積混凝土溫度場仿真計算時長為 30d，混凝土澆筑完成后第 36h 溫度場如圖 3 所示。底板內(nèi)部最高溫度 67.8℃、最大內(nèi)表溫差 29.1℃，溫峰出現(xiàn)時間約為澆筑后第 2.0d 左右，如圖 4 所示。

圖 3 底板第 36h 溫度場

圖 4 底板中心溫度和表面溫度隨時間發(fā)展變化圖

（3）底板應(yīng)力場計算結(jié)果

底板大體積混凝土應(yīng)力場仿真計算時長仍為 30d，混凝土澆筑完成后混凝土應(yīng)力和容許應(yīng)力如圖 5 所示。

圖 5 底板混凝土應(yīng)力和容許應(yīng)力隨時間發(fā)展變化圖

底板混凝土溫度場計算結(jié)果表明，混凝土內(nèi)表溫差超過了相關(guān)規(guī)范“不超過 25℃”的限定值；應(yīng)力場計算結(jié)果表明，原設(shè)計的配合比溫度應(yīng)力大于其容許抗拉應(yīng)力。這表明原有措施不能滿足防裂要求，必須進(jìn)行配合比的優(yōu)化設(shè)計，后通過試驗(yàn)增加摻合料用量、減少水泥用量，既滿足強(qiáng)度要求也滿足抗裂要求。

2.2 優(yōu)化防裂措施

（1）進(jìn)行混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計后，減少水泥用量增加粉煤灰用量，選用級配良好的骨料，摻適量減水劑、微膨脹劑和抗裂聚丙烯纖維。

（2）控制混凝土的入模溫度，對入模混凝土進(jìn)行溫度監(jiān)測，實(shí)時跟蹤測量，確保混凝土的溫差應(yīng)力小于其抗拉極限，同時施工采取跳倉法澆筑。

2.3 控制混凝土質(zhì)量

（1）嚴(yán)格執(zhí)行優(yōu)化的配合比，嚴(yán)格控制不得加水，并保障攪拌時間不少于 2 分鐘。

（2）商品混凝土攪拌站和現(xiàn)場分別派專人對混凝土坍落度進(jìn)行每車檢測，控 制混凝土入模坍落度穩(wěn)定，如發(fā)現(xiàn)坍落度不符合要求，堅(jiān)決退回，杜絕隱患的存在。經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際檢查，混凝土結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)混凝土收縮裂縫，說明改進(jìn)后的措施有效。

（3）本工程地下室混凝土配合比采用 60d 強(qiáng)度設(shè)計，減少了水泥用量，降低了混凝土的單價，節(jié)約了成本。

2.4 底板混凝土跳倉施工工藝

底板分倉劃分情況：根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、工程量大小、勞動力組織情況等，將基礎(chǔ)底板沿東西方向劃分為 5塊，沿南北方向劃分為 6 塊，每塊的邊長為 40m 左右。混凝土底板照片見圖 6。

2.5 混凝土施工縫處施工

正品字形澆筑施工前，頂板施工縫處采用雙層鋼板網(wǎng)封堵混凝土，在施工縫位置安裝止水鋼板，并采用鋼筋支座固定牢固。圖 7 為混凝土接縫示意圖。

圖 6 混凝土底板

圖 7 混凝土接縫示意圖

2.6 技術(shù)保障措施

保證鋼筋墊塊數(shù)量，對成型鋼筋采取成品保護(hù)措施，保證鋼筋保護(hù)層厚度。

（1）梁下墊塊間距≤1000mm。

（2）板、剪力墻墊塊間距≤1000mm×1000mm（梅花形）。

（3）梁二排鋼筋之間加設(shè)墊鐵，間距≤1000mm。

（4）考慮抗震縫鋼筋密集，所選 18～20cm 的混凝土坍落度已不能再降低，否則混凝土澆筑質(zhì)量會受影響，在所有梁側(cè)箍筋上采用 0.8mm 厚、9mm×25mm鋼絲網(wǎng)進(jìn)行滿掛，防止混凝土產(chǎn)生收縮裂縫。

（5）綁扎成型的鋼筋上人時鋪設(shè)木板。

鋼筋綁扎墊塊示意圖見圖 8。經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際檢查及鋼筋保護(hù)層掃描，保護(hù)層厚度合格率達(dá)到 94%。

圖 8 鋼筋綁扎墊塊示意圖

2.7 采取切實(shí)有效的養(yǎng)護(hù)措施

（1）混凝土分層澆筑，以減少混凝土內(nèi)外溫差。

（2）混凝土澆筑完成后，即用塑料薄膜覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)，防止混凝土表面水分散失，引起表面開裂。

（3）24 小后在塑料薄膜上用麻袋和草墊覆蓋保溫，保證混凝土內(nèi)外溫差小于 25°C。

（4）7 天后掀開覆蓋物，進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)，保證混凝土強(qiáng)度的正常增長。

（5）柱模、梁側(cè)模在混凝土澆灌完成后，7 天后拆除模板，拆除后梁側(cè)及柱四周采用草墊包裹，淋水保濕養(yǎng)護(hù) 14 天，保證混凝土強(qiáng)度增長所需水份。效果檢查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場實(shí)際檢查樓面及各混凝土構(gòu)件未發(fā)現(xiàn)裂縫，經(jīng)混凝土強(qiáng)度回彈試驗(yàn)，強(qiáng)度值滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

2.8 準(zhǔn)確控制溫度變化

（1）編制專項(xiàng)測溫方案，選擇合理的溫控點(diǎn)。預(yù)埋電子二級管，進(jìn)行電子測溫，電子測溫由專人進(jìn)行測量，每 4 小時測量一次，做好記錄，繪制溫度曲線。

（2）據(jù)溫度變化情況，及時調(diào)整混凝土養(yǎng)護(hù)措施。當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差大于 25℃，及時在混凝土表面增加覆蓋物進(jìn)行保溫，保證內(nèi)外溫差小于 25℃。

3 結(jié)語

通過具體工程，本文總結(jié)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，采取了一系列技術(shù)措施和保障措施，在超長超大地下車庫混凝土裂縫施工質(zhì)量的控制方面進(jìn)行了嘗試，取得了預(yù)期效果，受到業(yè)主、監(jiān)理和政府監(jiān)督部門的一致好評，這也為后面的工程提供了參考。