淺談大體積混凝土工程施工及防止產生裂縫的措施

吳鴻濤

廈門基業衡信咨詢有限公司（361000）

淺談大體積混凝土工程施工及防止產生裂縫的措施

吳鴻濤

廈門基業衡信咨詢有限公司（361000）

隨著城市的不斷發展，地上空間已經無法滿足人們的需求，人們開始加大對地下空間的開發，因此地下室在整個建筑工程項目中的比重越來越大，而地下室結構往往都是超大混凝土工程，超大混凝土澆筑成為地下室工程的一項難點，如果處理不好將造成整個地下室滲漏。這里以某建筑項目為例，分析了超長大體積底板混凝土的澆筑過程以及防止混凝土產生裂縫的措施。

大體積混凝土；選材；澆筑；措施

1 項目概況

1.1 工程概況

某工程總建筑面積374 690.15 m2，總用地面積48 952.71 m2。該工程為框架-筒體結構體系，地下3層，地上48層，由2號、3號兩座塔樓，5層商業裙房，一個能容納1 414人的劇場以及三層地下室組成,兩棟超高層辦公建筑分居基地兩側，裙樓前面形成集中廣場。兩座塔樓建筑高度212.3 m，均為48層，底層占地面積20 179.14 m2；裙房建筑高度26.8 m，6層；劇場建筑高度34.35 m，5層。地上建筑面積260 772.45 m2，地下建筑面積113 917.70 m2。本工程抗震設防烈度為7度，安全等級為二級，2號、3號塔樓框剪為一級，筒體為特一級，裙樓、劇場剪力墻為一級，框架為二級。地下室主樓范圍內地下一層同主樓，主樓范圍外地下三層均為三級，建筑結構安全等級為二級,抗震設防類別為乙類，結構設計合理使用年限50年。

1.2 基礎底板設計概況

地下室及車道外墻、底板、底板梁、承臺以及水池底板、池壁采用密實抗滲防水混凝土C30，抗滲等級S8；地下負三層底板寬186 m,長236 m，厚度600 mm；承臺高度有1200 mm、2 000 mm、4 500 mm(局部有電梯基坑的為6 250 mm）。

1.3 底板混凝土設計要求及原材料選擇

水泥:P.S42.5；外加劑:緩凝型高效減水劑；粉煤灰:Ⅰ級、Ⅱ級；砂:中河砂，含泥量≤3%；抗裂纖維:約6 kg/m3;碎石：5～25 mm連續級配，含泥量≤1%。坍落度控制在140～170 mm,緩凝時間控制在7～8 h。設計要求膨脹劑的品種及摻量要經過業主、監理和設計方的認可。

1.4 底板施工段的劃分

底板設計有縱向4條后澆帶,橫向5條后澆帶，劃分為25塊底板及2座塔樓底板，共27塊施工區域，因此底板以后澆帶為界分為27段施工，底板施工段的劃分參見圖1。

圖1 施工劃分圖

2 大體積混凝土澆筑

2.1 混凝土澆筑前的準備工作

1）墻、柱插筋位置和底板標高的控制

墻、柱插筋位置的控制:為了保證墻、柱插筋位置絕對準確，要把墻、柱邊線用紅油漆標注在底板的鋼筋上，柱根部必須有一道定位箍筋、墻根部必須有一道定位水平筋和底板鋼筋焊接牢固。柱鋼筋上部至少綁扎兩道固定箍筋，墻鋼筋上部至少綁扎兩道水平固定筋。在澆筑混凝土過程中，測量工和護筋人員要隨時檢查墻、柱插筋位置，確保萬無一失。

底板標高的控制:在墻、柱插筋上用紅油漆標注+1.0 m線，拉線控制，刮扛找平標高，找平過程中隨時用水平儀進行復測，嚴格控制板面標高。

2）底板鋼筋內必須徹底清理干凈,不得有渣土、雜物及積水。

3）澆筑之前，先用與混凝土成分相同的砂漿濕潤泵管，此部分砂漿應及時搗平。

4）現場備用一部分減水劑（或泵送劑），當混凝土坍落度達不到要求時，可以加摻適量外加劑的水泥漿，經攪拌車攪拌后，再進行澆筑，現場嚴禁直接加水。

5）混凝土澆筑前應組織足夠數量的塑料膜和草袋等進場。

6）在混凝土澆筑前，事先與供電局取得聯系，若有供電不穩定，現場準備足夠容量、功率的發電機以備停電時應急，保證混凝土施工的連續性。

7）特殊氣候條件下的施工技術措施

①雨天施工技術措施:雨天不宜澆筑混凝土，澆筑混凝土前應與氣部門做好聯系，盡可能避免在大暴雨天內澆搗混凝土。如果澆搗混凝土時下雨，應隨雨量大小，隨時測定砂石含水量，調整配合比。現場應準備足夠的防雨應急材料（如油布、塑料薄膜），在振搗密實的同時鋪設覆蓋材料（如油布、塑料薄膜），盡量避免混凝土遭受雨水沖刷，以保證混凝土質量。做好施工現場的排水和四周的清理工作，防止積水和淤泥。如在施工過程中突遇大暴雨，應做好人員配置，加強施工管理力量。確實無法施工時，應及時在結構合理部位留設施工縫，并盡快中止混凝土澆筑。對已澆筑還未硬化的混凝土應立即進行封蓋，嚴禁雨水直接沖刷新澆筑的混凝土。

②炎熱天氣施工技術措施:澆搗混凝土前應與氣象部門做好聯系，盡可能避免在高溫、炎熱天氣澆搗混凝土。如需澆筑,采用搭設遮陽降溫棚、灑水、拌冰屑等降低混凝土原材料溫度。混凝土的入模溫度控制在30℃以下，混凝土澆筑后,及時進行保濕、保溫養護。

③大風天氣施工技術措施:在作業面采取擋風措施，并增加混凝土表面的抹壓次數，及時覆蓋塑料薄膜和保溫材料。根據氣候、氣溫情況合理組織內外交叉作業，特別連續澆搗混凝土前應收聽氣象預報，及時與氣象臺聯系，安排好施工生產。

工地要有良好的排水系統，備足水泵、薄膜，草包等材料，以防氣候突然變化。

2.2 混凝土澆筑

2.2.1 泵管的布置及混凝土泵送

泵管的布置原則:宜直，轉彎緩，管線短，接頭嚴和管架牢固。水平配管接頭處設馬凳，轉彎處必須設井字形支架。混凝土在泵送以前，應先泵水，然后泵送水泥漿或水泥砂漿,使管壁處于充分滑潤狀態。

2.2.2 混凝土的澆筑及振搗

1）澆筑方法:澆筑時采用推移式連續澆筑施工的方法。振搗時做到快插慢撥，插點有序，無漏振，也不過振。混凝土分層澆搗示意圖如圖2所示。

圖2 混凝土分層澆搗示意圖

2）澆筑流向和澆筑寬度

澆筑流向:根據泵的固定位置，從短邊向長邊、由遠到近的原則。

混凝土澆筑搭接時間:根據泵車用量、運輸車輛數、運距、外加劑種類、混凝土坍落度、氣溫、混凝土初凝時間等參數，計算出混凝土的澆筑搭接時間為3 h，澆筑寬度約為3.2 m。

3）混凝土的振搗:振搗是一個重要環節，一定要嚴格按操作規程操作，做到快插慢撥。快插是為了防止上層混凝土振實后下層混凝土內氣泡無法排出，慢撥是為了能使混凝土能填滿棒所造成的空洞。在振搗過程中，振搗棒略上下抽動，使混凝土振搗密實。插點要均勻，插點之間距離一般控制在50 cm左右。離開模板距離不大于25 cm，采用單一的行列形式，不要與交錯式混用，以免漏振。振搗時間要掌握好，不要過長，也不要過短，一般控制在20～30 s，宜在混凝土表面泛漿，不出現氣泡，混凝土不再下沉為止。在振搗過程中，不得觸及鋼筋、模板，以免其發生移位，出現跑模現象。振搗上層混凝土時，振搗棒插入下層混凝土約50 mm，以消除上下層之間冷縫，確保混凝土質量。

根據混凝土泵送時自然形成的坡度，在每個澆筑帶的前后、中部布置三道振動器，主要通過混凝土的振動流淌達到均勻的鋪坍的要求。振動器的振搗要做到快插慢拔。快插是為了防止將表面混凝土振實而與下面混凝土發生分層、離析現象，慢拔是為了使混凝土填滿振動棒抽出時所造成空洞。

4）泌水處理

大體積混凝土澆筑過程中產生泌水，澆筑過程中，及時把積水排到后澆帶積水坑內，然后用軟軸泵將水抽出。

2.3 后澆帶處理

底板設有縱、橫向的后澆帶。由于底板鋼筋數量較多，后澆帶處加設有加強筋和鋼板止水帶，因此采用兩層鋼板網進行封堵，一層網片為1 mm×1 mm密網，另一層為30 mm×30 mm粗網，這樣施工方便，且效果好。

1）禁止外界水侵入，及時排除后澆帶內的積水

用潛水泵排除后澆帶內的積水。位于后澆帶處的外墻用10 mm厚預制板封堵，與地下室外墻防水連成一體形成一個封閉的防水體系。

2）防止雜物落入后澆帶內

為了防止雜物落入后澆帶內，在后澆帶上通長鋪竹膠板并加固好，可有效地防止雜物落入。澆筑好的混凝土對竹膠板有保護作用。

3）后澆帶處的清理

為保證后澆帶混凝土與原有混凝土之間的黏結，后澆帶處的松散混凝土或浮漿要徹底剔鑿掉,鋼筋表面也要用鋼刷把浮漿清除，底部雜物垃圾要清掃干凈，施工縫處混凝土澆筑之前要澆水濕潤，以保證接縫處的混凝土質量。

3 防止大體積混凝土產生裂縫的措施

3.1 大體積混凝土裂縫的原因

從材料方面看，水泥水化是放熱過程，根據水泥品種的不同，其7 d水化熱為300～400 kJ/kg。在絕熱情況下，混凝土內部溫度可達70℃。水泥的水化熱大部集中在前7 d釋放。在自然環境下，由于存在發熱和散熱兩種因素，混凝土的內部溫度一般在2～4 d達到最高，然后逐步降溫，這樣就會產生冷縮，相應地就會產生較大的收縮拉應力。另一方面，大體積的散熱較慢，這樣內外就會出現很大的溫差，從而在內部產生溫差應力。這就是大體積混凝土開裂的主要原因。

3.2 防止大體積混凝土產生裂縫采取的措施

本工程底板面積較大，為防止大體積混凝土產生裂縫，控制混凝土內部溫度與外界溫度之差不大于25℃,所以針對本工程底板大體積混凝土的特點特采取以下一些技術措施:

1）經設計同意，根據混凝土60 d強度設計配合比，有效減少水泥用量，降低水化熱，以確保混凝土內外溫差滿足規范要求。

2）嚴格按配合比施工，所有商品混凝土必須使用同一品種、同一標號的水泥；外加劑和摻和料也要使用同一品牌、同一摻量；砂、石料也要盡量統一。攪拌站應根據進度安排情況儲存足夠的砂石原材，砂石原材堆放處應作遮陽處理，以降低混凝土的出罐溫度。

3）選擇良好級配的骨料，嚴格控制砂、石含泥量，砂、石含泥量超標的禁止使用。

4）在大體積混凝土配合比設計中，摻用取代水泥用量15%的粉煤灰，從而減少水泥用量，降低水化熱，改善混凝土的和易性。

5）混凝土采用斜面分層的澆筑方法，并采取遮陽措施，減少陽光照射，降低混凝土的溫升值，縮小混凝土的內外溫差及溫度應力。

6）嚴格控制混凝土的坍落度。在混凝土初凝之前，進行二次振搗，以增加混凝土的密實度，提高混凝土的抗裂性能，減少混凝土的表面裂縫。

7）及時排除混凝土振搗過程中產生的泌水，消除泌水對混凝土層間黏結能力的影響，提高混凝土的密實度及抗裂性能。

8）混凝土的表面處理。由于泵送混凝土表面的水泥漿較厚，在混凝土澆到頂面后，應及時把水泥漿趕跑，或用平板振搗器振搗。澆筑2～3 h后，初步按標高刮平，用木抹子反復（至少3次）搓平壓實，并在初凝前進行二次抹壓，使混凝土在硬化過程初期產生的收縮裂縫在塑性階段就予以封閉填補，以控制混凝土表面龜裂。

9）降低混凝土的出機溫度和澆搗溫度。混凝土攪拌站要控制好混凝土的出機溫度（≤30℃），混凝土的出機溫度通常用降水溫來控制，水溫達不到要求時就需加入冰塊。混凝土攪拌站砂、石堆場要設有遮陽棚，以降低骨料的溫度。

10）混凝土的養護。混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜和二層草袋子進行養護，塑料薄膜和草墊要覆蓋嚴實，以防混凝土暴露，這樣能有效地保持混凝土表面的水分和溫度，使混凝土始終處于保溫養護中，從而控制混凝土內外溫差小于25℃，防止混凝土內部裂縫的產生。外墻和內墻、柱鋼筋間因不好蓋塑料布，應蓋兩層潮濕草袋，特別注意澆水養護。底板外圍采用帶模養護，內模拆后應及時掛草簾灑水養護，養護時間要持續14 d以上。當混凝土中心最高溫度和大氣溫度相差小于20℃時,可不再保溫，僅澆水養護。

11）大體積混凝土防裂縫加強措施。為進一步確保大體積混凝土不發生溫度裂縫，本工程地下室底板及地下室外墻混凝土配合比設計考慮摻入適量抗裂纖維（摻量6 kg/m3）。

12）塔樓基礎大承臺溫度控制措施。由于該承臺體積、面積大，為確保混凝土內外溫差能夠控制在25℃以內，在承臺-19.35 m、-17.6 m及-15.85 m處各埋設一道“回”形Φ75 mm的鍍鋅鋼管（管間距1 m，外圍管離承臺邊0.5 m，參見圖3），由高出承臺頂面500 mm分別埋設同徑進水管至相應標高平面“回”形處，各出水管由各層外圍引出，高出承臺頂面500 mm。加強對該承臺的測溫監控，溫度—時間曲線預警時，啟用“循環水降溫”或“覆蓋保溫”方案,控制混凝土內外溫差。底板混凝土澆筑14 d后，降溫管及測溫管內用壓力泵灌入C35S8混凝土。