大體積混凝土有害裂縫的控制

◎ 廈門市新市區(qū)工程監(jiān)理有限公司 陳 健

大體積混凝土不能單純以結(jié)構(gòu)斷面尺寸來(lái)衡量，而是需要充分考慮水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度和外界氣溫之差。

1 技術(shù)思路

1.1 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

大體積混凝土施工的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是控制有害裂縫。眾多工程實(shí)例證明，大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因的主要是水化熱使混凝土溫度升高引起的，所以采用適當(dāng)措施控制混凝土溫度升高和溫度變化速度，在一定范圍內(nèi)，就可避免出現(xiàn)有害裂縫。這些措施包含了混凝土生產(chǎn)施工的全過(guò)程，包括選擇混凝土組成材料、混凝土配合比設(shè)計(jì)、施工安排、澆筑前后降低混凝土的措施和養(yǎng)護(hù)保溫等。

1.2 工程概況

某為商住綜合樓，該工程建筑面積220000m3，地下2層，地上由6層裙房和3棟塔樓組成。其中A樓鋼結(jié)構(gòu)地上56層，高200米；B樓混凝土結(jié)構(gòu)46層，155米高；C樓混凝土結(jié)構(gòu)33層，102米高。該工程混 凝土強(qiáng)度等級(jí)C10～C60，抗?jié)B防水等級(jí)P8～P16，混凝土總量達(dá)120000余立方米。其中A座塔樓基礎(chǔ)底板平均厚度為2.8米，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C40，抗?jié)B等級(jí)1.2Mpa，核心筒周邊口字形基槽深達(dá)4.6米，混凝土澆筑量為7741m3，采用泵送，一次澆筑。

2 原材料選擇

大體積混凝土配合比除了滿足強(qiáng)度要求外，還必須滿足低水化熱、可泵性、低泌水性、低坍落度損失及和易性良好。因此，要嚴(yán)格控制原材料選擇。

2.1 水泥

宜選用中低熱礦渣硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。經(jīng)試驗(yàn)分析：普通硅酸鹽水泥的導(dǎo)溫效果好，泌水率小，收縮小，對(duì)減少混凝土的收縮裂縫有利。但本工程底板為強(qiáng)度等級(jí)為C40，屬中強(qiáng)度等級(jí)，為確保強(qiáng)度要求，因此確定使用普通硅酸鹽水泥P.042.5。水泥性能指標(biāo)見表1。

2.2 摻和料

摻入礦物摻和料取代部分水泥。在保證滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的前提下，盡可能多的減少單位水泥用量，本工程確定應(yīng)用II粉煤灰。主要性生能指標(biāo)見表2。

2.3 骨料

骨料的性能對(duì)混凝土性能影響較大，尤其是粗骨料，選用級(jí)配良好的石子配制的混凝土，和易性較好，抗壓強(qiáng)度較高，同時(shí)可以減少用水量及水泥用量，從而使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升。在生產(chǎn)施工過(guò)程中盡量調(diào)整級(jí)配。主要性能指標(biāo)見表3、表4。

2.4 外加劑

性能良好的減水劑摻入混凝土中，可以改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、粘聚性等。在大體積混凝土應(yīng)用中要求減水劑有較低的收縮率。主要陛能指標(biāo)見表5。

2.5 膨脹劑

膨脹劑在水化過(guò)程中能夠產(chǎn)生自應(yīng)力，該應(yīng)力能抵消或部分抵消由混凝土溫度、徐變等引起的拉應(yīng)力，從而提高混凝土的抗裂、抗?jié)B性能。本工程常用膨脹劑：AEA。主要性能指標(biāo)見表6。

3 配合比設(shè)計(jì)及水化熱計(jì)算

3.1 配合比設(shè)計(jì)思路

3.1.1 控制總溫升：減少水泥用量，采用水化熱低的P.042.5水泥，摻加粉煤灰；選用緩凝型減水劑，減少拌合水；選擇級(jí)配良好的骨料，并嚴(yán)格控制砂、石中的泥含量。

3.1.2 強(qiáng)度評(píng)定：根據(jù)工程結(jié)構(gòu)實(shí)際承受荷載情況與施工進(jìn)度，經(jīng)設(shè)計(jì)單位和我方單位同意，本工程基礎(chǔ)底板采用90天評(píng)定。

3.2 配合比設(shè)計(jì)確定

根據(jù)上述配合比設(shè)計(jì)思路，經(jīng)過(guò)試配、篩選、優(yōu)化，初步確定該工程底板混凝土配合比，見表7。

3.3 水化熱計(jì)算

(1)計(jì)算混凝土的最高絕熱溫升：

參照相關(guān)混凝土最高絕熱溫升計(jì)算方法：

(2)不同齡期的混凝土絕熱溫升：

當(dāng)t=1時(shí)，t1=16 .0℃

當(dāng)t=3時(shí)，t3=35.5℃

當(dāng)t=6時(shí)，t6=45.3℃

(3)澆筑厚度為2.8m時(shí)，則不同齡期的水化熱溫升為：

當(dāng)t=3d，t3=36.6℃

當(dāng)t=6d，t6=35.5℃

當(dāng)t=9d，t1=33.3℃

混凝土澆筑溫度假如為15℃，則混凝土的內(nèi)部溫度為：

當(dāng)t=3d，tmax=51.6℃

當(dāng)t=6d，tmax=50.5℃

當(dāng)t=9d，tmax=48.3℃

(4)澆筑厚度為4.6m時(shí)，則不同齡期的水化熱溫升為：

當(dāng)t=3d，t3=4237℃

當(dāng)t=6d，t6=41.1℃

當(dāng)t=9d，t9=40.5℃

混凝土澆筑溫度假如為15℃，則混凝土的內(nèi)部溫度為：

當(dāng)t=3d．tmax=57.7℃

當(dāng)t=6d，tmax=56.1℃

當(dāng)t=9d，tmax=55.5℃

4 工程施工

4.1 生產(chǎn)運(yùn)輸設(shè)備

該工程為7420立方米混凝土連續(xù)澆筑，澆筑時(shí)間7天，為保證混凝土正常澆筑，配備了兩臺(tái)攪拌機(jī)、10輛混凝土運(yùn)輸車專門供應(yīng)。

4.2 生產(chǎn)過(guò)程控制

對(duì)原材料進(jìn)行場(chǎng)內(nèi)均化，并增加了適當(dāng)?shù)墓に囀侄危刂乒橇腺|(zhì)量：通過(guò)過(guò)篩砂、石子機(jī)，提高骨料的均勻性及質(zhì)量。

4.3 施工現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)

混凝土施工前，需提供了詳盡的技術(shù)交底，提醒相關(guān)注意事項(xiàng)；在施工過(guò)程中派專職人員進(jìn)行協(xié)調(diào)與聯(lián)絡(luò)，以確保混凝土澆筑的連續(xù)性。

4.4 混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完成后，用保溫隔熱法對(duì)大體積混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在混凝土表面覆蓋塑料薄膜、毛氈保濕保溫。塑料薄膜雖然很薄，但其導(dǎo)熱系數(shù)小，保溫作用明顯，能夠提高表面溫度，使內(nèi)外溫差減小，緩解溫度應(yīng)力。先采用一層塑料薄膜將混凝土表面包裹嚴(yán)密，再覆蓋4層毛氈；確保塑料薄膜內(nèi)有凝結(jié)水。養(yǎng)護(hù)期限不少于14天。這樣可以減少混凝土表面熱量的擴(kuò)散和水份的蒸發(fā)，防止產(chǎn)生表面裂縫，延長(zhǎng)散熱時(shí)間，使平均總溫差對(duì)混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土抗拉強(qiáng)度，防止產(chǎn)生有害裂縫。

4.5 溫度監(jiān)測(cè)與控制

(1)測(cè)點(diǎn)布置：整個(gè)底板分三上、中、下個(gè)層面進(jìn)行溫度測(cè)定。(2)混凝土澆筑完畢后10小時(shí)開始溫度測(cè)定，前3天每間隔2小時(shí)測(cè)定一次，3天后每隔4小時(shí)測(cè)定一次，此后每隔4小時(shí)測(cè)定一次，直至溫差降至10℃以內(nèi)。根據(jù)所測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)，掌握混凝土內(nèi)部溫度變化情況，及時(shí)控制保溫材料的數(shù)量，以確保混凝土內(nèi)外溫度差控制在合理范圍內(nèi)。混凝土標(biāo)養(yǎng)試件強(qiáng)度達(dá)到要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，硬化后混凝土底板沒(méi)有出現(xiàn)有害裂縫，達(dá)到了預(yù)期目的。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，確定合理原材料，提高施工質(zhì)量，采取有效技術(shù)措施，堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的施工組織管理，完全可以控制大體積混凝土有害溫度裂縫的發(fā)生。