某工程地下室底板大體積混凝土裂縫控制與效果分析

魏春鋒

廈門象嶼工程咨詢管理有限公司（361000）

某工程地下室底板大體積混凝土裂縫控制與效果分析

魏春鋒

廈門象嶼工程咨詢管理有限公司（361000）

隨著我國經(jīng)濟建設和現(xiàn)代化城市的發(fā)展，城市規(guī)模越來越大，居民自有汽車越來越多，地上現(xiàn)有空地已經(jīng)無法滿足汽車停放需求，以廈門這個城市為例，據(jù)不完全統(tǒng)計，截止到2015年底，廈門擁有汽車數(shù)量140萬部，并且以每天400部的數(shù)量在增長，原本地上空間有限，停車位非常緊張，現(xiàn)在連停車的地都難找。所以廈門開始大力發(fā)展地下空間，建設地下車庫，地下室必然需要涉及底板大體積混凝土施工，故做好地下室底板大體積混凝土施工質(zhì)量尤為重要，特別是對大體積混凝土施工過程中混凝土施工裂縫的控制。因此,這里結合自己之前監(jiān)理的某CBD商務大樓地下室底板大體積混凝土施工的實踐經(jīng)驗，剖析大體積混凝土施工容易出現(xiàn)的裂縫問題和影響因素，并提出相應的控制措施。

大體積；混凝土；裂縫；控制措施

1 工程概況

某CBD商務大樓位于廈門觀音山商務營運中心,僅一棟23層主樓,地下室2層,建筑高度99.5 m，總建筑面積4.3萬m2,其中主樓建筑面積2.7萬m2，地下室每層面積約8 000 m2，基礎工程樁采用新型旋挖樁，樁直徑0.8～2.2 m，樁芯混凝土強度等級為C40，地下室底板采用筏板基礎，裙樓底板厚0.5 m，主樓部位板厚1.8 m,核心筒部位板厚達到4.2 m,混凝土總方量達到11 000 m3，底板混凝土強度等級為C35P8，由于該基礎底板厚度較大，長度較長，設計上設置東西向和南北向兩條貫穿的后澆帶，后澆帶偏移主樓10 m處。施工期間已進入夏季。因此，大體積混凝土由于溫度變化產(chǎn)生的裂縫是施工的控制要點，更是關系底板質(zhì)量及地下室后期的防滲漏水隱患。

2 大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的類型及主要原因

大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的類型主要有兩種：表面裂縫和貫穿裂縫。

表面裂縫：大體積混凝土在硬化過程中釋放大量水化熱，使基礎中部產(chǎn)生較高溫度，而混凝土表面和邊界受氣溫影響，溫度較低，這樣形成較大的內(nèi)外溫差，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，在混凝土表面產(chǎn)生拉應力,當拉應力超過混凝土抗拉強度時，混凝土便產(chǎn)生了表面裂縫，表面裂縫主要產(chǎn)生在混凝土溫度上升階段。

貫穿裂縫：當大體積混凝土降溫產(chǎn)生的收縮和混凝土自身的重量對基礎的下壓，或者地下室底板以下土質(zhì)發(fā)生變化如擠壓、固結、沉降，受力不均等影響，在混凝土截面中產(chǎn)生拉應力，當此拉應力超過混凝土的抗拉強度時，便會產(chǎn)生貫穿裂縫，這種裂縫一般發(fā)生在混凝土降溫階段。

3 大體積混凝土裂縫控制采用的措施

大體積混凝土裂縫控制的措施有很多種，但是重點是從混凝土原材料方面、施工工藝方面及設計構造方面采取措施。

3.1 混凝土原材抖方面的控制措施

3.1.1 合理選擇水泥品種及水泥用量

本工程仔細研究設計單位對地下室底板混凝土的設計要求，并親自考察了混凝土供應單位的技術力量，多次試配選擇最佳配合比和水泥用量，采用“雙摻”技術，選用C3S(硅酸三鈣)及C3A(鋁酸三鈣)含量少的，中、低水化熱的優(yōu)質(zhì)粉煤灰水泥和磨細礦渣粉水泥,水泥強度優(yōu)先選用42.5或42.5R。同時適當降低水泥用量，混凝土配合比按照60 d齡期強度設計，在滿足施工性能的條件下，降低水泥用量、砂率、用水量以減少水化熱。大體積混凝土采用60 d或90 d的后期強度也是《大體積混凝土施工規(guī)范》GB 50496-2009所允許與提倡的。

3.1.2 合理選用混凝土粗骨料及細骨科

一般情況下，盡量選用粒徑較大、級配較好的石子，可避免縮小水泥用量及用水量，減小混凝土的水化熱，片狀顆粒按重量計不應大于15%。本工程采用5～40 mm級配的碎石,針片顆粒含量＜5%,可以滿足要求。

粗骨料含泥量應嚴格控制在＜1%，細骨料應控制在＜2%。本工程混凝土攪拌公司使用的粗骨料含泥量0.1%～0.2%,細骨料含泥量為0.4%～0.6%，可以滿足要求。

選用優(yōu)質(zhì)的緩凝高效減水劑，改良混凝土工作性能，減少泌水發(fā)生，延緩水化熱峰值的出現(xiàn)。

3.2 施工工藝方面的控制措施

3.2.1 控制混凝土的出模溫度

主要控制碎石的出模溫度，在夏季可采用搭設簡易遮陽的裝置，必要時可用水澆濕碎石以達到降溫目的，結合以往國內(nèi)的相關經(jīng)驗，澆筑溫度應控制在40℃。由于本工程施工期間日最高氣溫為30℃，不用采取類似措施即可滿足要求。

3.2.2 預埋鋼管降溫

可預埋直徑為25 mm的薄壁鋼管循環(huán)水通水強制降溫，因采用薄壁鋼管將增加施工成本，本工程決定暫不采用,經(jīng)計算溫度應力后如不滿足要求，才考慮采用該項措施。

3.2.3 做好趕漿與排漿

在底板混凝土施工中，表面泌水和浮漿正常都較厚一些，在混凝土澆筑過程中利用排水溝或模板開孔等措施將泌水排走,澆筑結束后變換澆筑方向，也就是從前往后改為從后往前澆筑，把斜坡面形成集水坑，用軟管及時排走，仔細做好趕漿和排漿處理。

3.2.4 做好混凝土澆筑后的養(yǎng)護及測溫工作

主要從濕度及溫度兩方面控制內(nèi)外溫差，本工程采用澆筑后立即覆蓋土工布，并根據(jù)溫度監(jiān)測的結果指導養(yǎng)護工作，如內(nèi)外溫差超過25℃，還應采取增加土工布的層數(shù)或表面散熱的辦法降溫，養(yǎng)護期不少于14 d并由專人負責,待底板砼的表面溫度與大氣溫度接近時，撤除土工布并進行蓄水養(yǎng)護。

3.3 設計構造方面的控制措施

3.3.1 設置后澆帶

可釋放早期混凝土的收縮變形，減少基礎的約束應力，因本工程基礎為一個整體，實際并沒有設置后澆帶。

3.3.2 加強后澆帶配筋

大塊式的混凝土鋼筋宜分散多層設置或在中截面處增配空間網(wǎng)片狀鋼筋作構造鋼筋，不可集中在底層或上下兩層。該工程除上下兩層各配置雙排φ25@120的鋼筋外,中部也配置了中φ12@200的構造筋，因此可以應用到抵抗混凝土裂縫的作用。

以上，該工程通過原材料、施工工藝及設計構造三個方面采取了裂縫控制措施，下面將通過對溫度及應力的計算來驗證所采取的措施可達到控制裂縫的目的。

4 工程實際應用效果

本工程在征得設計單位的同意之后，采用60 d齡期強度，同時經(jīng)混凝土供應公司實驗室試配確定混凝土配合比如表1。

表1 混凝土配合比（單位:Kg/m3）

地下室底板混凝土按照實際方量一共抽取了66組試塊進行同條件養(yǎng)護，60 d抗壓強度數(shù)據(jù)如表2。

表260 d抗壓強度數(shù)據(jù)表

本工程輔助以現(xiàn)場采用電子便攜式測溫儀?，F(xiàn)場共布置15個測溫點，安排專人進行溫度檢測，測溫歷時45 d，升溫階段每隔2 h記錄一次，降溫階段每隔4 h記錄一次，14 d后每天記錄一次。取中心0.9 m處典型的溫度記錄并繪出混凝土水化熱溫升曲線如圖1。

圖1 混凝土水化熱溫升曲線圖

升溫階段第3 d達到峰值，混凝土中心最高溫度74℃，溫度比計算值高(計算值為62%)，最大溫差為18.7℃，符合規(guī)范要求。溫度降低緩和，小于2℃／d，在第26 d后基本穩(wěn)定。28 d后建設方、施工方、監(jiān)理共同檢查整體情況，未發(fā)現(xiàn)任何有害裂縫。從以上裂縫控制結果來看，控制混凝土的里表溫差固然很重要，但是更重要的是控制降溫速率、控制自約束應力和外約束應力。

5 結論

通過以上綜合闡述和分析，筆者認為，控制大體積混凝土溫差裂縫和提高耐久性的最佳辦法是減少水泥用量，加大礦渣粉、粉煤灰的摻量。每一位負責質(zhì)量的人員必須注意預防質(zhì)量缺陷的發(fā)生或盡早發(fā)現(xiàn)施工中可能出現(xiàn)的缺陷，應當隨時監(jiān)控各個施工流程和養(yǎng)護，減少裂縫帶來的經(jīng)濟損失。