建筑施工中的大體積混凝土澆筑技術(shù)

安建輝

摘 要：在重大工程項目和高層建筑施工中，通?；炷烈淮螡仓枯^大，這種大體積混凝土的澆筑極易出現(xiàn)裂縫，如果施工中不加以控制，會產(chǎn)生許多嚴重的后果。本文對大體積混凝土施工中的主要技術(shù)難點進行了簡要的闡述，分析了大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，提出了大體積混凝土澆筑時防止裂縫出現(xiàn)的一些措施，僅供參考。

關(guān)鍵詞：裂縫；降溫養(yǎng)護；澆筑方案

1 裂縫產(chǎn)生的原因

1.1 水泥水化熱的影響

水泥水化過程中放出大量的熱量，且主要集中在澆筑后的7d左右，混凝土內(nèi)部溫度升高（可達70℃左右，甚至更高），尤其對于大體積混凝土來講，這種現(xiàn)象更加嚴重。因為混凝土內(nèi)部和表面的散熱條件不同，因此混凝土中心溫度很高，這樣就會形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。

1.2 混凝土收縮的影響

混凝土在空氣中硬結(jié)時體積減小的現(xiàn)象稱為混凝土收縮。混凝土中水泥水化用水大約只占水泥重量的20%，在混凝土澆筑硬化后，拌合水中的多余部分的蒸發(fā)將使混凝上體積縮小?；炷潦湛s是由表及里的一個相當長的過程，大約需要4個月才能基本穩(wěn)定下來。收縮在一定條件下又是個可逆過程，產(chǎn)生收縮后的混凝土再處于水飽和狀態(tài)，混凝土還可有一定的膨脹回復(fù)。混凝土在不受外力的情況下自發(fā)變形，受到外部約束時（支承條件、鋼筋等），將在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。

1.3 各種濕度變化的影響

混凝土內(nèi)部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。其中溫升值的影響因素主要有水泥品種和用量、用水量、大體積混凝土的散熱條件(主要包括澆筑方法、混凝土厚度、混凝土各表面的能力和其它降溫措施)等。為盡量發(fā)揮混凝土松弛對應(yīng)力的抵消作用，同時避免在混凝土硬化初期驟然產(chǎn)生過大的應(yīng)力，應(yīng)該減慢降溫速度。一般規(guī)定，混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃，降溫速度不大于1.5℃/d。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關(guān)系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會愈高；如果外界溫度降低則又會增加大體積混凝土的內(nèi)外溫度梯度。大體積混凝土澆筑凝結(jié)后，溫度迅速上升，通常經(jīng)3d—5d達到峰值，然后開始緩慢降溫。因為混凝土的特點是抗壓強度高而抗拉強度低，而且混凝土彈性模量較低，所以升溫時體積膨脹一般不會對混凝土產(chǎn)生有害影響。但在降溫時其降溫收縮與干燥收縮疊加在一起時，處于約束條件下的混凝土常常會產(chǎn)生裂縫，起初的細微裂縫會引起應(yīng)力集中，裂縫可逐漸加寬加長，最終破壞混凝上的結(jié)構(gòu)性、抗?jié)B性和耐久性。

1.4 其他因素的影響

建筑物基礎(chǔ)的不均勻沉降也會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫會隨著基礎(chǔ)沉降而不斷的增大，待地基下沉穩(wěn)定后，將不會變化。

混凝土配合比不良會造成混凝土塑性沉降裂縫，一般是混凝土配合比中，粗骨料級配不連續(xù)、數(shù)量不夠，砂率及水灰比不當所造成的裂縫。水泥中的堿與活性骨料中的活性氧化硅起化學(xué)反應(yīng)也會產(chǎn)生裂縫。

2 結(jié)合工程實例具體說明防止產(chǎn)生裂縫的措施

工程概況：某沿海城市商業(yè)住宅樓工程，建筑面積為55826m2,地上24層，其中1~2層為商業(yè)樓，3至24層為住宅；地下1層為停車場?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)的特點為：鉆機螺旋成孔灌注樁，設(shè)置后澆帶，筏板基礎(chǔ)混凝土為抗?jié)BS8，最厚處1.4m；做了帕斯卡滲透結(jié)晶防水；混凝土一次澆筑量為5000m3；混凝土強度等級C35，采用商品混凝土，施工現(xiàn)場用泵送澆筑配合人工振搗；基礎(chǔ)幾何尺寸符合大體積混凝土的定義，因此基礎(chǔ)混凝土澆筑作為關(guān)鍵部位制定專項施工方案。

本工程為了防止大體積混凝土澆筑后出現(xiàn)的裂縫，主要措施從以下的幾個方面考慮：

2.1 優(yōu)選混凝土各種原材料

2.1.1 水泥的選擇

在施工中使用低熱的32.5MPa礦渣硅酸鹽水泥，并盡量降低混凝土中的水泥用量，水泥用量為340kg/m3，以降低混凝土的溫升，提高混凝土硬化后的體積穩(wěn)定性。為保證減少水泥用量后混凝土的強度和坍落度不受損失，適度增加了活性細摻料替代水泥。

2.1.2 骨料的選擇

粗骨料選用粒徑較大、質(zhì)量優(yōu)良、級配良好的石子。既可以減少用水量，也可以相應(yīng)減少水泥用量，還可以減小混凝土的收縮和泌水現(xiàn)象。

細骨料采用平均粒徑較大的中粗砂，從而降低混凝土的收縮，減少水化熱量，對混凝土的裂縫控制有重要作用。

摻加適量的減水劑，它可有效地增加混凝土的流動性，且能提高水泥水化率，增強混凝土的強度，從而可降低水化熱，同時可明顯延緩水化熱釋放速度。加入適量的UEA微膨脹劑，可起到補償收縮作用。

2.2 設(shè)計優(yōu)化措施

精心設(shè)計混凝土配合比，應(yīng)盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設(shè)計準則，保證設(shè)計強度，大幅度降低水化熱；使混凝土具有良好的和易性、可泵性。

2.3 施工控制措施

2.3.1 控制混凝土入模溫度

入模溫度的高低，與出機溫度密切相關(guān)，另外還與運輸工具、運距、轉(zhuǎn)運次數(shù)、施工氣候等有關(guān)。本工程中將混凝土的入模溫度控制在不超過28℃。

2.3.2 混凝土的澆筑方案選用

本工程以后澆帶為界劃分為13哥施工段，每段均為一次性連續(xù)澆筑，全面分層澆筑，采取二次振搗方案(上層混凝土接近初凝再進行一次振搗，稱二次振搗)。二次振搗可克服一次振搗的水分、氣泡上升在混凝土中所造成的微孔，亦可克服一次振搗后混凝土下沉與鋼筋脫離，使混凝土又恢復(fù)和易性，從而提高混凝土與鋼筋的握裹力，提高混凝土的強度、密實性和抗?jié)B性。施工中采用插入式振搗器，“快插慢拔”，插點布置均勻，逐點移動，不漏振、不過振，振搗上一層要插入下一層50mm，以消除兩層間的接縫。如遇在振搗工程中沁水的情況，對于少量的，采用人工用水舀子淘水，然后用水桶拎出作業(yè)區(qū)；對于集水坑、電梯井和后澆帶出的沁水，則用抽水泵抽走。嚴格控制混凝土的澆筑速度，一次澆注的混凝土不可過高、過厚，以保證混凝土溫度均勻上升。

2.3.3 測量溫度、混凝土養(yǎng)護

初次振搗后進行第一次抹面，終凝前開始第二次抹面，二次抹面要求反復(fù)進行，力求不出現(xiàn)表層龜裂。二次抹面完成后及時覆蓋塑料薄膜或濕草簾、濕麻袋，對混凝土進行保濕養(yǎng)護。接縫得搭接蓋嚴，避免混凝土水份蒸發(fā)，保持混凝土表面于濕潤狀態(tài)下養(yǎng)護，混凝土終凝后持續(xù)澆水養(yǎng)護14d。

為了防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，在混凝土澆筑、養(yǎng)護過程中隨時檢測（設(shè)置金屬管測溫孔）混凝土內(nèi)外溫差，當內(nèi)外溫差接近25℃時，則混凝土表面加強保濕養(yǎng)護，設(shè)專人負責(zé)測溫，每4小時測溫一次。保溫、保濕養(yǎng)護可充分發(fā)揮UEA膨脹劑的功能，產(chǎn)生微膨脹，為混凝土創(chuàng)造充分應(yīng)力松弛條件，降低混凝土自約束能力。同時可增加混凝土強度，提高混凝土承受外約束應(yīng)力的能力，從而達到防止或控制混凝土裂縫的產(chǎn)生。

2.3.4 健全施工組織管理：

在制訂技術(shù)措施和質(zhì)量控制措施的同時，還需落實組織指揮系統(tǒng)，逐級進行技術(shù)交底，做到層層落實，確保順利實施。

3 總結(jié)

3.1 本工程筏板基礎(chǔ)混凝土施工，一次澆筑量大，厚度大，強度等級高，在夏季炎熱天氣施工，技術(shù)難度大?；炷翝仓?，經(jīng)過3個星期保溫保濕養(yǎng)護，效果理想。

3.2 配制大體積混凝土，關(guān)鍵在于水化熱要低，大摻量I級粉煤灰和低用量的礦渣32.5 MPa水泥相結(jié)合是該工程成功的關(guān)鍵之一。它有效地降低了水化熱，提高了可泵性，從而提高了表層混凝土的強度。

3.3 在大體積混凝土的濕熱養(yǎng)護條件下，混凝土早期強度發(fā)展得很好，有效地防止了混凝土裂縫的出現(xiàn)。 微膨脹劑確實起到了補償收縮作用。根據(jù)計算，自降溫開始，混凝土表層就應(yīng)該出現(xiàn)拉應(yīng)力。可是在實測中，始終未測到拉應(yīng)力。除混凝土松弛，養(yǎng)護階段沒發(fā)生收縮外，微膨脹劑功不可沒。

總之，大體積混凝土是目前施工中應(yīng)用較多的一項新技術(shù)，只要嚴格施工規(guī)范，仔細落實每一個施工環(huán)節(jié)，認真妥善地作好澆筑完的保溫工作，該項技術(shù)是完全可以取得滿意的效果。