淺談大體積混凝土施工裂縫控制措施

■林 晗 ■福建建工集團總公司，福建 福州 350000

1 工程概況

烏山西路鳳湖片安置房地塊二B1#和2#樓，總建筑面積為38098㎡，地下室 5346m2，其中1#樓地上 31層，地下室一層，建筑高度89.25m;2#樓地上21層，地下室二層，建筑高度為60.3m。主體結構型式為框架剪力墻結構，本工程地下室承臺、地梁和底板的設計混凝土強度等級為C35，抗?jié)B等級為P8，采用商品混凝土。承臺深度為1000-2000mm，電梯井位置承臺深度為4600mm，底板厚度為440mm，經(jīng)計算可得地下室承臺、地梁及底板的混凝土方量為2975m3，根據(jù)GB50496-2009規(guī)范可以判定該地下室底板混凝土屬于大體積混凝土。

2 工程特點及難點

(1)本工程2#樓為二層地下室，1#樓為一層地下室，2#樓基坑開挖后形成坑中坑，2#樓負二層頂板與1#樓地下室底板之間的連接采用后澆帶來處理，2#樓承臺、地梁和底板混凝土先行施工。(2)本工程混凝土強度等級較高，抗?jié)B等級要求較高，這對商品混凝土的質量要求就相應地提高，這要求對混凝土配合比進行優(yōu)化，精心組織施工，確?；炷恋氖┕べ|量。(3)本工程的承臺及底板的尺寸偏大，混凝土方量大，混凝土內(nèi)部的溫度將較高，混凝土內(nèi)外溫差較大時將可能出現(xiàn)有害的裂縫。(4)本工程為2#樓為二層地下室，受環(huán)境的影響較大，特別是地下水的影響，坑中坑也不利于空氣的流通，對散熱產(chǎn)生不利影響，所以對施工工藝的要求相應地提高，擬采用埋設冷卻水管和覆蓋保溫法相結合的方法來預防大體積混凝土內(nèi)外溫差大而出現(xiàn)的施工裂縫。

3 大體積混凝土施工裂縫的主要成因

3.1 太早堆載導致施工裂縫產(chǎn)生

為了搶工期，在混凝土強度未滿足規(guī)范要求的情況下，把鋼管和鋼筋堆積在地下室底板上，使得混凝土結構受到動荷載干擾及產(chǎn)生次生應力，再加上施工人員的踩踏，導致受力較為薄弱的部位比如有高低差位置就很容易出現(xiàn)結構性的裂縫，一般表現(xiàn)為脆性破壞，這種裂縫為有害裂縫。

3.2 大體積混凝土收縮變形導致施工裂縫產(chǎn)生

影響大體積混凝土收縮的主要因素有混凝土的水泥用量和用水量，這兩者數(shù)值越大，混凝土的收縮就越大。特別是水泥的品種選擇不同，混凝土的收縮也有所差異?；炷猎谟不倪^程中，由于受到溫度、風等外界影響和本身的水化反應，使得混凝土內(nèi)部的水分大量地減少，這將引起混凝土的收縮變形，從而產(chǎn)生收縮應力，當收縮應力超過混凝土本身的極限抗拉強度時，收縮裂縫就會在混凝土中產(chǎn)生。

3.3 大體積混凝土內(nèi)外溫差大導致施工裂縫產(chǎn)生

由于大體積混凝土面積大，厚度深，相應的體積就較大，而混凝土在其凝結過程中由于發(fā)生化學反應會釋放很多熱量，而大體積混凝土的結構形式使得熱量無法及時散發(fā)，從而積聚在混凝土內(nèi)部，使得其內(nèi)部溫度急劇上升，這樣混凝土內(nèi)外溫差就比較明顯，通常情況下，大體積混凝土在澆筑后第三天內(nèi)部溫度將會升至最高值，這時候混凝土內(nèi)外溫差將會達到最大值。如果混凝土內(nèi)外溫差超過25℃，那么內(nèi)部混凝土將有可能會開裂，這種裂縫有可能會形成貫穿性的裂縫，這種施工裂縫對結構的危害極大。

4 大體積混凝土施工裂縫的控制措施

4.1 加強商品混凝土原材料的質量控制

經(jīng)過多方的調(diào)查及考察最后選定商品混凝土的供應商為“恒信”攪拌站。水泥采用P·042.5的普通硅酸鹽水泥，水泥3天的水化熱應≤240kJ/kg，7天的水化熱應≤270kJ/kg;粗骨料采用碎石，粒徑5-25mm，其含泥量應≤1%，選擇粒徑大、級配好的碎石，碎石針片狀顆粒≤5%;細骨料采用河砂，其細度模數(shù)控制2.6-3.0，其含泥量應≤3%，平均粒徑＞0.5mm，建議采用中粗砂，可以比細砂節(jié)約10%的用水量;摻合料為粉煤灰，采用外摻法，粉煤灰等級為II級，其摻量＜10%;外加劑確定采用減水劑，采用SF型的緩凝減水劑，每立方混凝土中摻0.9kg的抗裂纖維，不僅可以降低水化熱峰值，還可以提高混凝土的抗裂性。

4.2 大體積混凝土配合比優(yōu)化

根據(jù)本工程的施工特點、難點、運距、方量及當?shù)氐臍夂驐l件，要求“恒信”攪拌站對C35P8的配合比進行試配，采用60d的后期強度，并優(yōu)化配合比，盡量降低水泥和拌合水的用量?；炷了冶龋?.45，坍落度控制在160mm，砂率為38%-40%，拌合水的用量應≤175kg/m3，水膠比應≤0.55。經(jīng)過多次試驗最終“恒信”攪拌站優(yōu)化的C35P8混凝土配合比為水泥:碎石:中砂:水:粉煤灰:外加劑:抗裂纖維=281∶1024∶773∶170∶122∶9.28∶0.9。

4.3 加強大體積混凝土的施工技術管理

(1)根據(jù)后澆帶的位置劃分施工段，本工程共分為3個施工段。根據(jù)大體積混凝土的理論方量，安排兩臺混凝土地泵，安排12輛混凝土運輸車供應商品混凝土，并做好和攪拌站調(diào)度人員的溝通工作，以確保商品混凝土的連續(xù)供應。(2)在混凝土施工前，應委派專業(yè)技術人員到混凝土攪拌站對混凝土原材料進行抽檢，查看原材料的質保資料及現(xiàn)場的質量情況，確保原材料的各項技術參數(shù)滿足配合比的要求。并在施工現(xiàn)場對商品混凝土進行開盤鑒定，重點檢查混凝土的坍落度是否符合要求，混凝土是否有泌水、離析等質量缺陷，并做好相關的驗收記錄。(3)根據(jù)本工程的結構尺寸及深度，確定采用“斜面分層法”的混凝土澆筑方案。先澆筑電梯井位置的混凝土，再澆筑承臺，接下來是地梁及底板，由低往高、順著縱向不斷地澆筑推進。分層的厚度確定為500mm，混凝土自由流淌，攤鋪的坡度為i=1∶6，在混凝土出料口位置和混凝土自由流淌的坡腳各安排2條振動棒，負責振搗上下部的混凝土。(4)精心做好混凝土的施工組織，必須保證在下層混凝土初凝之前進行上一層混凝土的澆筑，振動棒應插入下層混凝土約5cm的位置進行振搗，確保上下層混凝土咬合良好，避免出現(xiàn)施工冷縫，這就是二次振搗法;在混凝土初凝前可以往上面均勻地撒一層10-30mm的洗凈的碎石，并用平板振動器振搗密實，再用圓盤磨漿機進行打磨，這就是二次打磨法，打磨2-3遍，完全閉合混凝土表面的毛細空隙，提高混凝土的抗裂性和抗?jié)B性。(5)在電梯井位置豎向距離混凝土底面和表面各四分之一高度的地方布置Φ50的鍍鋅鋼管，上下兩層，水平方向的間距為2000mm，并相互錯開，在混凝土施工10小時后進行通水冷卻，水可以利用降水井的地下水，達到節(jié)水的目的，根據(jù)出水口的溫度來調(diào)整水流量，使得混凝土內(nèi)部的溫度降低，避免水化熱峰值的集中出現(xiàn)。其他位置采用保溫法進行養(yǎng)護，混凝土終凝后在其表面覆蓋一層土工布和一層塑料薄膜，安排專人負責混凝土的澆水養(yǎng)護，經(jīng)常檢查塑料薄膜的完好性，保證混凝土表面濕潤，混凝土養(yǎng)護時間不少于14天。(6)當混凝土強度達到1.2Mpa后方可堆放鋼筋和腳手架，并注意對做好對混凝土的保護，避免人為因素造成施工裂縫。

4.4 加強實施大體積混凝土的溫度監(jiān)測

根據(jù)規(guī)范要求，在距離混凝土底部、表面300mm處及混凝土中心設置測溫管，一組三點數(shù)據(jù)，供布置了26組。每兩小時測溫一次，持續(xù)測溫一周，第八天開始，每四個小時測溫一次，并繪制溫度變化曲線，特別是內(nèi)部溫差曲線。在溫度監(jiān)測期間，電梯井承臺混凝土中心最高溫度52.4℃，混凝土面層最高溫度為31.1℃;其他承臺混凝土中心最高溫度50℃，面層最高溫度為30.7℃?；炷琉B(yǎng)護期間，內(nèi)外溫差均小于25℃，檢查無發(fā)現(xiàn)有害的施工裂縫，施工裂縫控制措施切實有效。

5 結束語

本工程通過采取加強混凝土原材料的質量控制、混凝土配合比優(yōu)化、加強施工技術管理和加強實施溫度監(jiān)測等控制措施，精心組織施工，確保大體積混凝土的施工質量。

［1］大體積混凝土施工規(guī)范.GB50496-2009.

［2］王玉鎖.大體積混凝土裂縫成因及控制技術研討［J］.山西建筑，2014(06).