淺析大體積混凝土施工中裂縫控制的措施

摘 要：在現代建筑中，大體積混凝土的應用日趨增多，而大體積砼的施工質量，除滿足強度等級、抗滲要求外，關鍵應嚴格控制混凝土在硬化過程中引起的澆筑體內外溫差，防止因溫度應力而造成混凝土產生裂縫。本文結合工程實例，分析了大體積混凝土施工過程中裂縫產生的原因，提出了大體積混凝土結構防止產生裂縫的措施。

關鍵詞：大體積；澆筑養護；裂縫產生原因；控制措施

1 大體積混凝土施工中的控制要點

大體積混凝土的定義：結構物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土。

大體積混凝土結構在建設和使用過程中出現不同程度、不同形式的裂縫，這是一個相當普遍的現象。在全國調查的高層建筑地下結構中，底板出現裂縫的現象占調查總數的60%以上。根據國內外的調查資料，建筑結構物的裂縫原因，屬于由變形變化（溫度、濕度、地基變形）引起的約占80%以上，屬于荷載引起的約占20%左右。在大體積混凝土工程施工中，主要是由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內部溫度和溫度應力劇烈變化，從而導致混凝土發生裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內外溫差及降溫速度，防止混凝土出現有害的溫度裂縫（包括混凝土收縮）是其施工技術的關鍵問題。

2 案例工程的實施措施及效果

2.1 案例工程概況

案例項目位于福建省X市的超高層住宅工程，工程項目主要為1#、2#樓和二層地下車庫組成。其中地下車庫為二層，地下總建筑面積約為18000平方米。塔樓為二棟超高層高檔住宅，1#樓為四十一層、2#樓為四十二層，建筑高度132米，地上總建筑面積約為90000平方米。

結構形式：地下部分為框架剪力墻結構；地上部分為剪力墻結構。框架及剪力墻抗震等級均為2級。主樓基礎為復合樁基，筏板厚度為2.3及2.0m，長度69.8m，寬度20.8～26.85m；底板厚度2.00～2.30m，屬大體積混凝土結構。

混凝土強度等級：C35P8，大體積混凝土澆筑量約為9500立方米。本工程地下室結構長度約173.2m，寬度約80m，屬超長地下室結構，按后澆帶共分為4個施工區域，1區為2#樓，2區和3區為裙房部分，4區塊為1#樓，其中主樓1區和4區部分基礎底板厚度2000-2300mm，屬于大體積混凝土，因此控制溫差裂縫、澆筑大體積混凝土時不產生施工冷縫、保溫養護是施工的難點。

2.2 施工準備

大體積混凝土的施工技術要求比較高，特別在施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差產生溫度應力裂縫。因此需要從材料選擇上、技術措施等有關環節做好充分的準備工作，才能保證基礎底板大體積混凝土順利施工。

2.2.1 材料選擇

本案例工程結構砼采用預拌砼，砼廠家經考察后確定使用X市X建材有限公司生產的商品混凝土廠家。在混凝土供應前簽訂混凝土購銷協議，內容包括原材料的要求、混凝土的技術指標（混凝土的初終凝時間、混凝土入模溫度、混凝土的和易性等）、混凝土技術資料的要求、環保要求。根據砼廠家提供的配合比使用的材料情況如下：

（1）水泥：采用普通硅酸鹽水泥，強度等級P.O42.5，通過摻加合適的外加劑可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗滲能力。

（2）粗骨料：采用級配良好的碎石，不采用卵石或是碎卵石，粒徑16-31.5mm，含泥量不大于1%。選用粒徑較大、級配良好的石子配制的混凝土，和易性較好，抗壓強度較高，同時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。

（3）細骨料：采用河砂，平均粒徑不大于0.5mm，含泥量不大于3%，氯離子含量不得大于干砂質量配合比的0.01%，嚴禁采用海砂。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制的混凝土比采用細砂拌制的混凝土可減少用水量10%左右，同時相應減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，并可減少混凝土收縮。

（4）外加劑：采用SF緩凝高效減水劑和WG-CMA體積穩定抗裂劑（粉劑），摻加抗腐蝕的阻銹劑。

（5）摻合料：Ⅰ級粉煤灰，粉煤灰能改善混凝土的和易性且便于混凝土泵送。

2.2.2 混凝土配合比

（1）混凝土配合比采用60天的后期強度，水泥采用普通硅酸鹽水泥，摻適量膨脹劑（砼水中14天限制膨脹率≥0.02%，水中、空氣中28天限制干縮率≤0.03%）、減水劑，混凝土水灰比控制在0.4～0.5之間，塌落度控制在120±20mm。施工完工后的混凝土強度不大于設計強度的1.2倍，要求混凝土攪拌站根據現場提出的技術要求，提前做好混凝土試配。

（2）混凝土配合比應提前試配確定。按照國家現行《混凝土結構工程施工及驗收規范》、《普通混凝土配合比設計規程》及《粉煤灰混凝土應用技術規范》中的有關技術要求進行設計。

（3）施工期間，根據天氣及材料等實際情況，及時調整配比，并且應避免在暴雨天進行混凝土澆筑施工。

2.2.3 施工部署

采用泵送商品混凝土，底板混凝土使用雙摻技術，盡可能減少水泥用量，以降低水化熱。施工時擬采用3臺混凝土地泵同時泵送，分段分區澆筑。因混凝土量較大，擬安排兩班工人輪流作業。混凝土養護采用覆蓋塑料薄膜保水和覆蓋兩層保溫毯保溫，利用電子感應測溫計實時監測混凝土內外溫差，一旦發現中心溫度與環境溫度溫差接近25℃時，立即采取增加覆蓋保溫層的厚度。

2.3 混凝土澆筑的控制

2.3.1 混凝土澆筑施工段劃分

根據設計預留的砼后澆帶位置，將基礎底板劃分為4個施工流水段，其中2#、3#區塊兩個施工段為裙房基礎，底板厚500mm；1#、4#區塊為2#和2#樓，基礎底板厚2000mm，核心筒部位為2300mm，為大體積底板混凝土，流水段具體平面布置詳見（圖1）。

2.3.2 施工順序

混凝土澆筑時應采用“先深后淺，分區定點、分層澆筑”的澆筑工藝。

根據基礎形式、厚度及幾何尺寸大小，采用“斜面分層法”澆筑，即采用“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序推進，一次到頂”的方法，這樣能自然流淌形成斜坡混凝土，能較好地適應泵送工藝，避免混凝土輸送管道經常拆除、沖洗和接長，并能提高泵送效率，簡化混凝土的泌水處理，保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時間。斜面分層示意圖（圖2）。

2.3.3 混凝土運輸

2.3.4 混凝土澆筑

根據混凝土泵送時自然形成一個坡度的實際情況，澆筑厚度為300-500mm，在每臺泵車出料口的前后布置兩道振動器，第一道在混凝土出料口布置2條振動棒，主要解決上部混凝土的振實；第二道在混凝土坡腳處布置2條振動棒，以確保下部混凝土密實。隨著澆筑的推進，振動器也相應跟上，以確保整個高度上混凝土的質量。

由于混凝土的塌落度較大，砼澆筑后，底板表面會形成一層浮漿層及在表面鋼筋下面產生水分，不加以處理會在混凝土表面形成細小裂縫，為防止裂縫出現，在初凝前均撒一層10～30mm石子并用振動器振實，采用機械磨漿機磨平，按標高控制線用2m鋁合金靠尺刮平，砼初凝后，進行兩次搓壓，以閉合砼表面收縮裂縫，每次至少抹壓2～3遍，可走人后（腳踩上去無鞋印）開始覆蓋保溫材料養護。

2.3.5 混凝土的泌水處理

大流動性混凝土在澆搗、振搗過程中，上涌的泌水和浮漿順混凝土坡面下流到坑底。由于混凝土的連續澆搗施工，使泌水隨著混凝土澆搗向前推進被趕至基坑頂端。當混凝土大坡面的坡腳接近頂端模板時，改變混凝土澆搗方向，即從頂端往回澆搗，與原斜坡相交成一個集水坑，另外有意識地加強兩側模板處的混凝土澆搗強度，這樣集水坑逐步在中間縮成水潭，后用自吸泵及時排除。其他底板處混凝土盡量往集水坑處趕。采用這種方法可排除產生的泌水，避免在泌水處造成混凝土結合層。

2.3.6 混凝土測溫

2.4 混凝土養護

采用蓄熱法進行養護，限制表層砼熱量的散失。將根據砼的配合比及施工期間的氣溫，計算確定砼的保溫層，確保砼的內外溫差小于25℃，每天降溫速率不超過2℃，采用塑料布間隔保溫毯的保溫層，形成多層空氣腔進行保溫、保濕養護。隨砼的澆筑順序，及時封上塑料膜作為密封層，防止砼熱量散失，使之表面濕潤，然后鋪上保溫毯。在砼降溫過程中，有控制地加強保溫層，控制砼的降溫速率、內外溫差、防止裂縫出現。

塑料布間要搭接嚴密，封住水分，保證塑料布內有凝結水，保溫毯要迭縫。砼保溫養護不少于28d。

（1）混凝土澆筑及二次抹面壓實后應立即覆蓋保溫。（2）新澆筑的混凝土水化速度比較快，蓋上塑料薄膜后可進行保溫保養，防止混凝土表面因脫水而產生干縮裂縫，同時可避免保溫棉因吸水受潮而降低保溫性能。（3）柱、墻插筋部位是保溫的難點，要特別注意蓋嚴，防止造成該部位降溫速率過快。（4）停止測溫的部位經技術部門和項目技術負責人同意后，可將保溫層及塑料薄膜逐層掀掉，使混凝土散熱。（5）混凝土養護人員嚴格在測溫人員、項目技術負責人的指導及施工技術人員的安排下進行保溫養護工作。

2.5 溫度和溫度應力計算

本方案按廈門某建材有限公司公司提供的砼配合比設計報告的數據計算（注：本計算方案中所取數值為常規取值，現場施工時，根據具體情況，在現場施工時攪拌站對有關取值作相應調整）。

2.5.1 基礎數據

3 結束語

案例工程對大體積砼采取的相關措施進行實施后，成品混凝土構件未出現裂縫，質量較好，通過案例工程的成功施工經驗總結出制定可行的大體積混凝土施工方案及在施工過程中采取有效措施保證大體積混凝土的質量顯得尤為重要。同時在大體積混凝土施工中設計強度等級宜在C25～C40的范圍內，大體積混凝土的結構配筋除應滿足結構強度和構造要求外，還應結合大體積混凝土的施工方法配置控制溫度和收縮的構造鋼筋；另外設計中宜采用減少大體積混凝土外部約束的技術措施，宜根據工程的情況提出溫度場合應變的相關測試要求，控制混凝土澆筑的入模溫度，使其在此基礎上的溫升值在50℃內，降溫速率在2.0℃/D，表面與大氣溫差在20℃內。

綜上所述，依據大體積混凝土施工規范，做好大體積混凝土測溫記錄、大體積混凝土養護工作，有效控制混凝土澆注體的內外溫差是保證大體積混凝土施工質量的關鍵因素。

參考文獻

[1]GB50496-2009.大體積混凝土施工規范[S].

[2]GB50164.混凝土質量控制標準[S].

[3]廈門市住宅工程質量通病防治若干技術措施[S].