論大體積混凝土承臺(tái)底板裂縫防治

曹中梁

【摘要】如何防止大體積混凝土施工中出現(xiàn)有害裂縫是大體積混凝土施工中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)分析大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，基于技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用的原則，在混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)、原材料的選擇、配合比優(yōu)化、施工工藝、混凝土保溫保濕養(yǎng)護(hù)及溫度監(jiān)控等技術(shù)環(huán)節(jié)，采取了一系列的大體積混凝土防裂技術(shù)措施和方法，確保大體積混凝土施工質(zhì)量，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】大體積混凝土；有害裂縫；測(cè)溫；防治

近幾年隨著建筑業(yè)的發(fā)展，其地下室的層數(shù)、規(guī)模、建筑高度不斷增多，大體積混凝土承臺(tái)底板等施工比較常見(jiàn)。特別是隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在大體積混凝土施工中，由于混凝土建構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的提高，水泥等膠凝材料細(xì)度的提高，各種外加劑的摻入，用水量的減少，使大體積混凝土施工過(guò)程中因水泥水化熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)力或由于混凝土干燥收縮而產(chǎn)生的收縮應(yīng)力的變化引起混凝土體積變形而產(chǎn)生裂縫的防控問(wèn)題更為突出。

深圳某工程設(shè)計(jì)三層地下室，地下室底板配筋為人防區(qū)雙層雙向Φ18@200，非人防區(qū)雙層雙向Φ16@200，底板設(shè)寬為2000mm的沉降后澆帶/伸縮后澆帶，底板由后澆帶劃分為十三個(gè)區(qū)塊。其核心筒區(qū)域承臺(tái)最厚達(dá)5.5m，地下室底板厚500MM，承臺(tái)底板砼強(qiáng)度等級(jí)為C35、P10，混凝土一次澆筑量大，屬典型的大體積混凝土。通過(guò)分析大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，借鑒同類型工程經(jīng)驗(yàn)，在混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)、原材料的選擇、配合比優(yōu)化、施工工藝、混凝土保溫保濕養(yǎng)護(hù)及溫度監(jiān)控等技術(shù)環(huán)節(jié)，采取了一系列的大體積混凝土防裂技術(shù)措施和方法，確保大體積混凝土施工質(zhì)量，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益。

一、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

1、溫度應(yīng)力和混凝土的收縮變形

大體積混凝土與普通鋼筋混凝土相比，具有結(jié)構(gòu)厚、體積大、鋼筋及混凝土數(shù)量多，工程條件復(fù)雜和施工技術(shù)要求高的特點(diǎn)。其混凝土的內(nèi)部與表面溫差易過(guò)大，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗溫度應(yīng)力時(shí)，便開(kāi)始產(chǎn)生溫度裂縫，這是大體積混凝土易產(chǎn)生裂縫的主要原因。混凝土內(nèi)部溫度由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和混凝土的散熱溫度三者疊加，水泥在水化過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱量，是大體積混凝土混凝土內(nèi)部熱量的主要來(lái)源。大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失，使混凝土內(nèi)部溫度升高，混凝土內(nèi)部的最高溫度大多發(fā)生在澆筑后的3d左右。外界溫度越高，混凝土的澆筑溫度也越高，外界溫度下降，尤其是驟降，大大增加外層混凝土與混凝土內(nèi)部的溫度梯度，產(chǎn)生溫差應(yīng)力，造成混凝土出現(xiàn)裂縫。混凝土的拌合水中，只有約20%的水分是水泥水化熱所必須的，其余80%被蒸發(fā)。水分的蒸發(fā)引起混凝土體積的收縮，從而產(chǎn)生裂縫。此種裂縫多數(shù)體現(xiàn)為表面裂縫，雖然對(duì)混凝土整體防水效果影響不大，但是影響混凝土的保護(hù)層效果和觀感質(zhì)量。所以，大體積混凝土的施工，必須采用溫度和溫度應(yīng)力雙控制的方法，在澆筑前應(yīng)進(jìn)行溫度、溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力的驗(yàn)算分析，將控制加以量化，以確保混凝土質(zhì)量。

2、內(nèi)外約束條件：大體積混凝土因溫度變化而發(fā)生變形會(huì)受到外部，如模板、地基、樁基和已有混凝土等外部不同程度的約束，限制其變形，從而產(chǎn)生了約束應(yīng)力。溫度下降時(shí)，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生巨大的拉應(yīng)力，當(dāng)超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，混凝土將會(huì)出現(xiàn)垂直裂縫。也就是習(xí)慣上講的中心裂縫，此裂縫對(duì)混凝土防水效果破壞最大。

3、混凝土材料及配合比：混凝土材料如砂、石、粉煤灰等質(zhì)量達(dá)不到施工質(zhì)量要求；混凝土塌落度大、水灰比高，大體積混凝土泵送時(shí)，在保證混凝土可泵性的情況下應(yīng)盡力減少水灰比，如果塌落度過(guò)大，勢(shì)必使?jié)仓蟮捻帕舨缑娣e過(guò)大，不易在混凝土初凝時(shí)間內(nèi)進(jìn)行上層混凝土的澆筑。

4、混凝土澆筑方法不科學(xué)合理，保溫養(yǎng)護(hù)不到位，溫度監(jiān)測(cè)不及時(shí)等。

二、技術(shù)控制措施

1、從混凝土強(qiáng)度方面控制

混凝土強(qiáng)度過(guò)高并不能使大體積混凝土裂縫減少，設(shè)計(jì)結(jié)合使用用途和各種荷載作用，盡可能地降低混凝土強(qiáng)度等級(jí)，一般設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)在C25～C40的范圍內(nèi)比較適宜，并采用60d或90d混凝土強(qiáng)度作為評(píng)定工程交工驗(yàn)收及設(shè)計(jì)的依據(jù)。

2、從混凝土材料及配合比方面控制

選用發(fā)熱量低、低堿的普通硅酸鹽水泥，選用級(jí)配好、孔隙率小的骨料，提高混凝土密實(shí)度，以節(jié)約水泥、降低水泥水化熱、減少用水量和提高混凝土抗拉強(qiáng)度，降低了混凝土的溫升和減小了混凝土的收縮。摻入一定量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰，降低了混凝土中的堿含量，且減小了水泥用量。摻入緩凝高效減水劑和泵送劑，降低了塌落度及水灰比，保證混凝土泵送及和易性等技術(shù)指標(biāo)。

3、從溫度方面控制

大體積混凝土施工前，應(yīng)與當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)站聯(lián)系，掌握近期的氣象情況，避開(kāi)惡劣氣候的影響。根據(jù)混凝土達(dá)到穩(wěn)定時(shí)溫度，計(jì)算混凝土水化熱，絕熱溫升、混凝土各齡期溫度應(yīng)力，如計(jì)算混凝土各齡期溫度應(yīng)力大于同期混凝土抗拉強(qiáng)度，則需要調(diào)整混凝土入模溫度，降低水化熱升值，在混凝土內(nèi)加鍍鋅管循環(huán)水冷卻，從而降低混凝土內(nèi)外溫差，并采取改善約束等技術(shù)措施，盡量控制應(yīng)力在允許范圍內(nèi)，避免混凝土早期裂紋的產(chǎn)生。

通過(guò)測(cè)溫工作確切的了解大體積混凝土不同深度處溫度場(chǎng)的變化規(guī)律，隨時(shí)監(jiān)控溫差的發(fā)展?fàn)顩r，并根據(jù)測(cè)溫結(jié)果指導(dǎo)混凝土外部的保溫、保濕等工作以減小混凝土內(nèi)外溫差，對(duì)保證混凝土的后期質(zhì)量和控制混凝土的裂縫有重要的意義。

4、施工注意事項(xiàng)

a. 合理劃分施工段，使混凝土在早期凝固中能得到有效的自由伸縮，減少早期裂縫的出現(xiàn)。

b. 澆筑混凝土前對(duì)模板、鋼筋、預(yù)埋件、監(jiān)控元件及線路等進(jìn)行檢查，檢查合格后方可施工。

c. 嚴(yán)格規(guī)劃混凝土澆筑次數(shù)和厚度，確保混凝土運(yùn)輸、澆筑、間歇全部時(shí)間在150分鐘內(nèi)。

d. 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，采用塑料膜覆蓋，塑料薄膜內(nèi)有凝結(jié)水為限，保持澆筑后的濕潤(rùn)狀態(tài)。

三、結(jié)語(yǔ)

施工嚴(yán)格按照施工方案及其質(zhì)量控制措施，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件復(fù)核計(jì)算混凝土最大溫度應(yīng)力，加強(qiáng)對(duì)混凝土的測(cè)溫監(jiān)測(cè)，做好養(yǎng)護(hù)措施，成功地解決大體積混凝土承臺(tái)底板容易開(kāi)裂這一質(zhì)量問(wèn)題，供以后同類型的工程施工管理參考借鑒。

【參考文獻(xiàn)】

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