某核電項(xiàng)目筏基大體積混凝土施工裂縫控制措施

董文峰，李璐，趙占兵

（國核工程有限公司，山東 榮成264312）

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，大體積混凝土在大型設(shè)備基礎(chǔ)及高層建筑基礎(chǔ)筏基底板施工中也越來越常見，但因?yàn)榛炷翜囟葢?yīng)力及收縮應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫卻極難避免，對工程結(jié)構(gòu)的耐久性及使用性能產(chǎn)生較為不利的影響。

2 工程概述

某核電項(xiàng)目筏基底板平面由多邊形與半圓形組合而成，長度約90m，最大寬度約60m，最小寬度約35m，大部分區(qū)域厚度為3.7m，平面面積為4 150m2，一次性整體澆筑混凝土量超過14 000m3。

3 混凝土配合比

根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，粉煤灰用量不大于膠凝材料總量的30%，水泥用量不小于268kg，如果粉煤灰替代超過25%的膠凝材料，則允許對最小水泥用量進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。本次澆筑配合比在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)最大限度地使用粉煤灰替代水泥，從根本上有效降低了混凝土水化熱，防止產(chǎn)生溫度裂縫。

4 設(shè)計(jì)優(yōu)化

4.1 設(shè)置抗裂鋼筋及構(gòu)造鋼筋

為抵抗溫度變化導(dǎo)致混凝土開裂，筏基底板表面設(shè)置抗裂鋼筋網(wǎng)片，采用φ12mm@150mm 雙向布置。在底板厚度不超過2m 的區(qū)域范圍內(nèi)設(shè)置平行板面的構(gòu)造鋼筋網(wǎng)片，按底板厚度均分布置，對整體筏基區(qū)域混凝土起一定的拉結(jié)維護(hù)作用。

4.2 平面設(shè)計(jì)優(yōu)化

某核電機(jī)組筏基中心為半徑R=12m 的圓形，相對于同類型機(jī)組中心多邊形設(shè)計(jì)，有效減少了棱角數(shù)量，防止產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象。同時(shí)，對圓弧段區(qū)與直墻段相交部位進(jìn)行倒角處理，避免應(yīng)力集中。

5 混凝土施工

5.1 混凝土澆筑

為了降低大體積混凝土總溫升和減少結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差值，控制出機(jī)溫度和澆筑溫度同樣重要。根據(jù)混凝土各組成成分拌和前后熱量相等原理，結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，按照對出機(jī)溫度的影響程度排序?yàn)椋菏?、水、砂、水泥。按照?guī)范要求計(jì)算混凝土原材料拌和前溫度達(dá)到控制出機(jī)溫度的目的?；炷琉B(yǎng)護(hù)期間最高溫度為混凝土入模溫度與溫升值之和。因此，盡量降低入模溫度有利于控制混凝土最高溫度。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求入模溫度5～26℃，而實(shí)際澆筑入模溫度為9～13℃，通過降低入模溫度從而降低養(yǎng)護(hù)期間混凝土內(nèi)部最高溫度，降低裂縫出現(xiàn)的可能性[1,2]。

5.2 混凝土振搗

本次筏基混凝土澆筑方式為斜向分層（每層厚度為40cm），對于2 層混凝土澆筑時(shí)間間隔不超過2h 的部位，通過對上層混凝土振搗時(shí)，振搗棒插入下層混凝土5cm 進(jìn)行振搗，達(dá)到二次振搗的效果，增加上下2 層混凝土結(jié)合的密實(shí)程度，減少內(nèi)部裂紋，從而提高混凝土整體強(qiáng)度和抗裂性[3]。

5.3 混凝土收面

對于平整表面壓面處理區(qū)域，表面處理不得少于3 遍抹壓，即混凝土澆筑振搗后先按設(shè)計(jì)標(biāo)高用2m 刮尺刮平，混凝土收水并開始初凝時(shí)，對表面進(jìn)行抹壓，然后在混凝土終凝前進(jìn)行再次抹面。由于混凝土澆筑較厚，面層易產(chǎn)生浮漿，對于面層浮漿，需要時(shí)刻觀察其變化情況，發(fā)現(xiàn)干縮裂縫時(shí)及時(shí)再次抹壓[4]。

5.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)包括以下幾方面：（1）搭設(shè)混凝土養(yǎng)護(hù)棚。采用保溫保濕的養(yǎng)護(hù)方法，搭設(shè)養(yǎng)護(hù)棚以降低外部天氣變化對混凝土養(yǎng)護(hù)的影響。（2）控制養(yǎng)護(hù)水溫度。整個(gè)養(yǎng)護(hù)過程保證混凝土面一直處于濕潤狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)干燥表面及時(shí)補(bǔ)水，參考標(biāo)準(zhǔn)求控制養(yǎng)護(hù)用水溫度不低于混凝土表面溫度11℃，避免干縮裂縫。（3）及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)覆蓋。筏基底板所有側(cè)面均采用帶模養(yǎng)護(hù)，并在面板外填塞一層保溫巖棉。底板插筋區(qū)域采用鋪設(shè)多層土工布，對于墻體插筋區(qū)、截面較大位置頂面可增鋪保溫巖棉[3]。

5.5 混凝土監(jiān)測

大體積混凝土由于其內(nèi)部溫度場和應(yīng)力場在養(yǎng)護(hù)過程中的不均勻性，同時(shí)受到外部約束的影響，如不精心施工極易產(chǎn)生裂縫。為了保證筏基混凝土的整體性，避免產(chǎn)生有害裂縫，養(yǎng)護(hù)過程中按照GB 50496—2018《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》[6]要求進(jìn)行溫度、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測，實(shí)時(shí)掌握混凝土典型部位的實(shí)際狀態(tài)，監(jiān)控整個(gè)底板混凝土的內(nèi)部溫度場的應(yīng)力分布規(guī)律，從而及時(shí)有效地指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)工作，避免混凝土溫度裂縫。通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)筏基混凝土中各測點(diǎn)應(yīng)變基本處于受壓狀態(tài)，只有少量測點(diǎn)在養(yǎng)護(hù)后期處于受拉狀態(tài)，拉應(yīng)力值并未超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度。

5.6 混凝土質(zhì)量

混凝土養(yǎng)護(hù)完成后對表面質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，相較于相似類型機(jī)組筏基底板裂縫數(shù)量明顯減少。經(jīng)過對本次混凝土養(yǎng)護(hù)期間測溫?cái)?shù)據(jù)及補(bǔ)水情況分析，出現(xiàn)裂縫位置溫度及應(yīng)力監(jiān)測無異常，養(yǎng)護(hù)期間無失水，該部分裂縫為現(xiàn)場測溫結(jié)束并拆除養(yǎng)護(hù)材料后出現(xiàn)的干縮裂縫，并經(jīng)采用超聲波法及鑿除法測得的裂縫深度顯示均為非貫穿性的淺表裂縫。

6 結(jié)語

通過對本次某核電項(xiàng)目筏基大體積混凝土澆筑全過程的裂縫控制措施進(jìn)行分析總結(jié)后，得出結(jié)論如下：（1）通過采用低熱水泥并盡量用粉煤灰替代水泥等措施，從根本上降低混凝土硬化過程中自身的水化熱量，從而減小基礎(chǔ)底板的溫度應(yīng)力；（2）混凝土配合比設(shè)計(jì)中添加適量的緩凝減水劑，可延長水泥水化時(shí)間及混凝土塑性時(shí)間，降低大體積混凝土內(nèi)外溫差，使混凝土內(nèi)部應(yīng)力緩慢釋放，降低溫度裂縫出現(xiàn)的可能性；（3）混凝土拌和過程中控制好出機(jī)溫度，運(yùn)輸過程中做好保溫，降低混凝土入模溫度；施工過程中加強(qiáng)質(zhì)量控制，進(jìn)行二次振搗及抹面，保證上下2 層混凝土緊密結(jié)合，減少內(nèi)部微裂縫；養(yǎng)護(hù)期間及時(shí)補(bǔ)水并盡量保證養(yǎng)護(hù)水溫與混凝土表面溫度相近；（4）養(yǎng)護(hù)時(shí)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整混凝土表面覆蓋和保溫保濕條件，從而控制養(yǎng)護(hù)過程中和養(yǎng)護(hù)拆除時(shí)的內(nèi)部拉應(yīng)力低于混凝土極限抗拉強(qiáng)度，達(dá)到控制裂縫開展的目的。