探討大體積混凝土基礎施工中存在的問題——裂縫

摘要：大體積混凝土基礎在建筑工程中的基礎運用越來越多，本文結合大體積混凝土基礎施工問題—裂縫，分析裂縫產生的原因及其施工方法，并為確保混凝土施工質量而制定了一些相關措施。并介紹了大體積混凝土基礎設計和施工中一系列溫控技術措施，其目的是防止混凝土出現有害的溫度裂縫，為以后的大體積混凝土基礎施工提供有價值的技術保障。

關鍵詞:大體積混凝土基礎 施工技術 溫度控制 裂縫 防止

我國民用的高層及超高層建筑和工業建筑發展十分迅速，超長超厚大體積混凝土基礎在工業與民用建筑中日趨擴大和復雜。而如采用設置伸縮縫或后澆帶等傳統上一般的施工方法，垂直分塊、水平分層或跳倉澆筑都存在一些不足之處，延長了施工周期，增加了施工難度。更主要的是結構的抗滲性、抗震性和整體性受到了影響。

1 大體積混凝土基礎結構的裂縫

由于水泥的水化作用，大體積混凝土基礎施工過程中產生放熱，大體積混凝土基礎自身具備一定的保溫功能，內部溫升幅度往往大于外部溫升幅度，而內外部降溫速度恰恰相反，所以，在混凝土硬化凝結過程中，混凝土各部分存在熱脹冷縮的現象，而且各部分之間相互制約，加之外界因素的影響，混凝土內極易出現復雜的應力。若混凝土的抗拉極限值無法適應其溫度應力的發展，裂縫就會產生。因此，當前大部分施工企業亟待解決的問題就是如何控制這種裂縫。就目前的工程實踐情況來看，大部分施工企業尚不具備一套行之有效的裂縫控制辦法，尤其在工程條件復雜的情況下，裂縫問題更難解決。

2 大體積混凝土基礎產生裂縫的原因

2.1 在水泥水化過程中產生大量的熱量 大量的熱量在水泥水化過程中產生，混凝土及水泥用量與混凝土內部的溫度有關，溫度應力會隨混凝土結構尺寸增大變得更高，引起裂縫的可能性也越大，裂縫在這種溫度應力超過混凝土內外的約束力時就會產生。

2.2 外界氣溫變化的影響 澆筑溫度在外界氣溫升高時也會升高。當溫度快速下降，外層與內部混凝土的溫度梯度會大大增加。從而產生溫度應力和溫差，使大體積混凝土基礎出現裂縫。

2.3 內外約束條件的影響 水泥在水化過程中產生的水化熱會提高混凝土內部形成中心溫度，促進其熱膨脹，混凝土表面極易出現拉應力，而中心則較易出現壓應力。當拉應力大于混凝土的鋼筋抗拉強度及其約束作用，就容易產生裂縫。

2.4 混凝土的收縮變形 混凝土的收縮變形包括混凝土的體積變形、干燥收縮、塑性變形和混凝土勻質性的影響。混凝土中20%的水分是水泥硬化所必需的，80%的水分要蒸發。20%的吸附水隨著混凝土的繼續干燥而逸出，就會出現干燥收縮。中心比表面干燥得慢，因而在表面產生拉應力而出現裂縫。

3 大體積混凝土基礎結構的裂縫控制

往往由荷載作用和變形這兩種原因引起建筑物在使用期間和施工過程中產生裂縫，需從以下幾個方面采取措施控制裂縫開展。

3.1 防止大體積混凝土基礎表面裂縫 在施工過程中采用以下措施來避免大體積混凝土基礎出現表面裂縫：①限制水泥用量并采用低水化熱的水泥。從理論和實踐證明，每立方米混凝土中水泥用量及單位水泥的水化熱是混凝土內部最高溫升的主要因素，減少水泥用量及選用水化熱低的水泥必須在滿足混凝土強度的前提下進行，減少水泥用量可以采取摻用減水劑及摻入粉煤灰和沸石粉等措施來進行，用于施工的水泥最好是不會產生過量水化熱的礦渣水泥。②降低混凝土成型時的溫度。降低混凝土成型時的溫度，就要降低混凝土拌合物出機溫度以及混凝土拌合物的溫度和混凝土拌合物澆筑及運輸時的溫度增量，降低石子和水的溫度就是最有效的辦法。③提高混凝土表面溫度。為能使混凝土表面維持一定溫度，需采取一定的保溫保濕措施，以防止混凝土表面和內部產生過大溫差而引起表面裂縫。例如：在模板外面掛草簾；采用永久性磚模；混凝土帶模養護；或鋪蓋黑色塑料薄膜加蓋草帶進行保溫保濕養護。減少內外溫差就是所有這些措施的目的。我國規范確定混凝土在溫差限值為25℃就不會產生表面裂縫，所以應當控制在這個范圍內。

3.2 防止大體積混凝土基礎收縮裂縫 準確計算溫度應力及最大整澆長度，并以此判斷有無必要設置施工縫和后澆帶，從而有效避免大體積混凝土基礎出現收縮裂縫；同時推行一系列施工措施，確保混凝土的配合比、澆筑與振搗、混凝土的拌制與運輸、新澆混凝土表面的處理與養護，大體積混凝土基礎后澆帶的處理以及基層處理等環節的施工活動正常開展。

4 大體積混凝土基礎施工的裂縫控制技術措施

混凝土的剛度、強度、整體性、耐久性必須符合施工要求，而且大體積混凝土基礎還必須防止溫度變形裂縫病害進一步蔓延，所以，筆者建議通過下列幾個方面加強控制工作：

4.1 材料要求及配合比 ①水泥：盡量減少水泥用量以降低水化熱，選用如礦渣水泥等水化熱低的水泥。②粗骨料：選用質量符合現行標準《普通混凝土所用碎石或卵石質量標準及檢驗方法》，5～40mm粒徑的碎石，其含泥量小于1%。③細骨料：選用質量符合現行標準《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》規定，細度模數大于2.5的中砂（天然砂），其含泥量小于2%。④添加劑：各種外加劑和摻入料的質量和應用符合現行國家標準的有關規定，摻入高效緩凝減水劑，如粉煤灰或沸石粉等。

4.2 大體積混凝土基礎拌制和運輸 根據施工要求對大體積混凝土基礎的出機溫度進行控制，正常情況下，大體積混凝土基礎為數千立方米到上萬立方米，降低石子和水的溫度就是最有效的辦法，如可用冰水在夏季施工時攪拌混凝土，骨料堆場應設置涼棚，必要時向石子噴灑冷水降溫。另外還要在輸送或泵送時采取降溫措施，以控制混凝土澆筑入模溫度，以防止入模時溫度過高。如減少混凝土轉運次數，盡量縮短混凝土從運輸至澆筑成型完成的時間，在水平輸送管道上加鋪草袋噴水。

4.3 混凝土的施工 控制混凝土澆筑厚度，混凝土澆筑時符合規定的坍落度，使其厚度不超過振搗棒作用部分1.25倍的長度，根據薄層連續按澆筑順序澆筑，澆筑過程最好一氣呵成，如不得不中斷澆筑施工，應最大限度的減少間歇時間，第二層混凝土在第一層混凝土初凝前澆筑完畢，同時盡可能采用振搗工藝，避免出現冷縫，在澆筑混凝土時做到合理分段分層進行，提高混凝土的密實度和抗拉強度，使混凝土沿高度均勻上升，拍打振實混凝土表面，以減少表面裂縫。

4.4 混凝土外蓄內降綜合養護措施及測溫措施 布設測溫點要根據工程的平面形狀尺寸、厚度等不同情況，做到合理經濟。從厚度上考慮底面、中心區和上表面，從平面上考慮中部區和邊角區，以全面反映混凝土各部位的溫度，繪出測溫點布置圖，在溫升階段測溫的時間間隔短些，降溫階段可以稍長一些，應立即在每次測溫后匯總整理混凝土內部溫度變化數值，及時提供給施工指揮部門，以指導現場施工。

由于厚度較大的大體積混凝土基礎，單純的保溫保濕養護措施無法克服內部散熱的困難，將使養護周期延長，并有可能造成混凝土內部溫升過高，影響整個施工進度，也超過混凝土內外溫差限值要求而產生裂縫，因此埋設蛇形冷卻水管或者直線形冷卻水管在混凝土內部，通循環冷卻水，從而促進內部更快的散熱，使混凝土內外溫差維持在規定范圍以內，確保大體積混凝土基礎內外溫差不超過25℃，今兒避免溫差裂縫的發生。

4.5 混凝土的養護措施 可在大體積混凝土基礎的表面覆蓋一、二層塑料薄膜，用草簾覆蓋兩側，草簾之間要用迭縫，根據季節特點定時或定期灑水養護；待混凝土終凝后在上表面四周筑堤，灌20～30cm的水進行為期15d的養護。

冬期施工要拆除模板時，首先要確保混凝土表面溫度在5℃以下；除了冬期施工以外的施工條件下，必須將混凝土表面與外界的溫差控制在15℃以內再拆卸模板，拆掉模板后及時回填土，并且時刻關注氣候變化，以防混凝土表面溫度因突降的暴雨、寒潮等惡劣天氣的影響而發生急劇的變化，引發溫度裂縫。

5 結束語

大體積混凝土基礎工程的施工，由于水泥水化熱引起混凝土澆筑塊體內部溫度和溫度應力劇烈變化，導致混凝土發生裂縫，這種現象并不少見，為保證大體積混凝土基礎的施工質量，必須控制混凝土澆筑塊體的內外溫差及降溫速度，混凝土塊體因水化熱引起的溫升，施工技術的關鍵問題是防止混凝土產生有害的溫度裂縫。成功的采取溫控施工技術，采取以防為主；從基礎的設計、配合比的設計、混凝土材料的選擇、澆筑及混凝土的保溫養護、拌制運輸及施工過程中混凝土澆筑塊體內部的溫度和溫度應力的監測等各個環節都采用了一系列技術措施，為大體積混凝土基礎施工積累了技術經驗，并取得了較好的技術經濟效益。

參考文獻：

[1]YBJ224—91，塊體基礎大體積混凝土施工技術規程[S].北京:冶金工業出版社，1991.

[2]徐榮年，徐欣磊.工程結構裂縫控制[M].北京:中國建筑工業出版社，2005.

[3]JGJ79—2002.建筑地基處理技術規范[S].北京:中國建筑工業出版社，2002.