HCSA在大體積基礎(chǔ)筏板施工中的應(yīng)用

李紅，白效良，夏祥文，王昆

（棗莊中興商品混凝土有限公司，山東　棗莊　277000）

HCSA在大體積基礎(chǔ)筏板施工中的應(yīng)用

李紅，白效良，夏祥文，王昆

（棗莊中興商品混凝土有限公司，山東棗莊277000）

本文介紹了混凝土高性能膨脹劑 HCSA 在棗莊銀座商城 C40大體積基礎(chǔ)筏板中的應(yīng)用，通過嚴(yán)密的補(bǔ)償收縮混凝土配合比設(shè)計(jì)，精細(xì)的現(xiàn)場施工管理，順利完成了大體積混凝土澆筑，未發(fā)現(xiàn)有害裂縫。

HCSA；大體積；溫度應(yīng)力；補(bǔ)償收縮

1　工程概況

本工程為銀座商城薛城店項(xiàng)目，項(xiàng)目地址位于棗莊市薛城區(qū)燕山北路與黃河中路交叉口東北角，溪仲中學(xué)正南側(cè)。地下車庫基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，混凝土強(qiáng)度等級(jí) C40，板厚850mm，夏季施工，屬于大體積混凝土施工，需要考慮混凝土的溫度應(yīng)力問題。

2　大體積混凝土基礎(chǔ)筏板特點(diǎn)[1]

（1）基礎(chǔ)筏板體積大，多為超靜定結(jié)構(gòu)，受地基約束作用，體表系數(shù)小，不易散熱，夏季施工受環(huán)境溫度影響，容易導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

（2）混凝土單次澆筑方量大，基礎(chǔ)筏板多為防水板，需要整體澆筑、連續(xù)澆筑，不宜留置施工縫，不宜產(chǎn)生施工冷縫。混凝土內(nèi)部由于水泥水化放熱，尤其在夏季高溫環(huán)境下，入模溫度高加上環(huán)境溫度也高，水化早期溫度上升非常快。并且混凝土導(dǎo)熱性能比較差，混凝土內(nèi)部的熱量很難交換到周圍環(huán)境中，內(nèi)部溫度特別高，而表面混凝土由于與空氣接觸，在降溫段會(huì)率先發(fā)生溫度降低，容易導(dǎo)致使所澆筑的混凝土構(gòu)件內(nèi)外形成明顯的溫差和溫度梯度，混凝土內(nèi)外變形差異而產(chǎn)生溫度內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)部受壓而表面受拉，此時(shí)彈性模量較大、徐變較小，正好處在混凝土早期抗裂強(qiáng)度較低的時(shí)候，容易產(chǎn)生裂縫。

（3）大體積混凝土基礎(chǔ)筏板一般混凝土強(qiáng)度等級(jí)比較高，需要的水泥用量大，防水抗?jié)B等級(jí)高，需要良好的抗裂性能。目前，地下室發(fā)生滲漏的情況非常多，其中基礎(chǔ)筏板出現(xiàn)開裂后處理起來十分困難，后果很嚴(yán)重。

（4）工民建的工程建設(shè)條件復(fù)雜、材料多變，對(duì)技術(shù)的要求高，在裂縫控制方面，不像道路、水壩混凝土那樣，標(biāo)準(zhǔn)中要求采取特殊水泥和復(fù)雜冷卻技術(shù)對(duì)裂縫加以控制，目前主要還是依靠采取科學(xué)設(shè)計(jì)、合理構(gòu)造，選擇良好的施工方案，嚴(yán)格控制混凝土制備質(zhì)量，改進(jìn)施工措施，加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)并建立混凝土溫度測試系統(tǒng)來控制裂縫產(chǎn)生。

3　膨脹劑選擇

本工程所使用的膨脹劑為天津豹鳴股份有限公司生產(chǎn)的HCSA 膨脹劑，為氧化鈣和硫鋁酸鈣雙源膨脹劑，膨脹劑檢測結(jié)果見表1，膨脹率高、膨脹速率可調(diào)是選擇該膨脹劑的主要原因。補(bǔ)償溫度收縮需要在降溫段提供更多的膨脹才能達(dá)到最好的效果，為此，特根據(jù)預(yù)測混凝土溫升進(jìn)行了膨脹劑礦物組成和細(xì)度設(shè)計(jì)，以期達(dá)到最佳的補(bǔ)償溫度應(yīng)力效果。

表1　HCSA 檢測結(jié)果

4　補(bǔ)償收縮混凝土配合比設(shè)計(jì)

在混凝土施工前，從攪拌站提取原材料進(jìn)行了補(bǔ)償收縮混凝土配合比設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)目標(biāo)：（1）混凝土限制膨脹率達(dá)到0.04% 以上；（2）盡可能降低水泥用量。最終選擇混凝土配合比如表2所示，試驗(yàn)測試結(jié)果如表3所示，利用 HR-3混凝土混凝土熱物理參數(shù)測定儀測得混凝土的絕熱溫升結(jié)果如圖1所示。

表2　摻 HCSA 的補(bǔ)償收縮混凝土配合比

表3　混凝土抗壓強(qiáng)度和限制膨脹率結(jié)果

圖1　混凝土絕熱溫升試驗(yàn)結(jié)果

5　施工關(guān)鍵點(diǎn)

5.1設(shè)計(jì)方面

溫度裂縫控制跟所有的結(jié)構(gòu)裂縫控制一樣，需要本著“抗放結(jié)合”的原則，合理的設(shè)計(jì)補(bǔ)償收縮混凝土的膨脹率和劃分溫度后澆帶，這樣“一抗一放”兩種手段結(jié)合起來，才能達(dá)到補(bǔ)償裂縫控制的目的。另外[2]，還需考慮采取提高混凝土抗拉強(qiáng)度和極限拉伸值，提高混凝土的徐變度，降低混凝土的彈性模量和熱膨脹系數(shù)，提高混凝土的比熱，選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)熱系數(shù)，降低絕熱溫升總量，減小溫差，從而降低溫度應(yīng)力[2]。

5.2材料方面

混凝土的限制膨脹率需要跟其強(qiáng)度相統(tǒng)一，膨脹率的發(fā)展跟強(qiáng)度需要協(xié)調(diào)一致，膨脹率發(fā)展過早會(huì)降低強(qiáng)度，強(qiáng)度發(fā)展過早會(huì)降低膨脹率，通過對(duì)膨脹劑的礦物組成和粉磨細(xì)度進(jìn)行選擇，選擇最能匹配本工程混凝土配合比強(qiáng)度發(fā)展的膨脹劑。

5.3施工方面

要防止混凝土開裂。不外乎兩點(diǎn)，即提高混凝土的抗裂能力或減小混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力和變形，從而使兩者相適應(yīng)，使工程既經(jīng)濟(jì)又安全。除設(shè)計(jì)和材料外，還有一個(gè)重要方面就是施工措施。施工措施有很多，綜合起來可歸結(jié)為三方面的內(nèi)容：（1）降低澆筑溫度，包括加水、預(yù)冷骨料和后冷混凝土等；（2）減小水化熱溫升，包括水管冷卻、簿層澆筑和適當(dāng)控制間歇期等；（3）調(diào)節(jié)澆筑塊的溫度分布，包括減少暴露時(shí)間，進(jìn)行表面保護(hù)等。施工措施的選擇，應(yīng)基于大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和對(duì)現(xiàn)場監(jiān)測的第一手資料，才能既保證工程質(zhì)量又節(jié)約成本。因此，有關(guān)部門規(guī)定了對(duì)高層建筑的大體積混凝土基礎(chǔ)施工必須進(jìn)行現(xiàn)場溫度監(jiān)測，以便及時(shí)采取措施防止混凝土開裂。

6　工程效果

大體積混凝土從澆筑開始，在外界的夏季高溫環(huán)境以及自身的水化作用下，混凝土的溫度場不斷發(fā)生變化，應(yīng)力場也發(fā)生變化，隨著溫度的升降，形成溫度梯度和溫度差，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過混凝土的極限強(qiáng)度，或應(yīng)變超過混凝土的極限變形值后，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫，當(dāng)裂縫擴(kuò)展到一定程度，結(jié)構(gòu)物就會(huì)失去承載能力而破壞，所以要控制混凝土的溫度，核心溫度與表面溫差不能超過25℃。通過對(duì)基礎(chǔ)筏板的測溫，結(jié)果如圖2所示，溫差滿足要求，同時(shí)在膨脹劑的補(bǔ)償收縮作用下，工程順利完成，達(dá)到了良好的抗裂效果，未發(fā)現(xiàn)有害裂縫。

圖2　現(xiàn)場測溫結(jié)果

[1] 施惠生，王中平．大體積混凝土的溫升及控制[J]．混凝土，1996,02：41-44．

[2] 朱伯芳．大體積混凝土溫度應(yīng)力與溫度控制[M]．北京：中國電力出版社，1999．

［通訊地址］山東省棗莊市高興區(qū)泰山路北首東500米棗莊中興商品混凝土有限公司（277000）

Application ofHCSA in the construction of large volume foundation raft

Li Hong, Bai Xiaoliang, Xia Xiangwen, Wang Kun
(Zaozhuang Zhongxing Commercial Concrete Co., Ltd., ShandongZaozhuang277000)

This paper introduces the application of high-performance concrete expansive agent HCSA in Zaozhuang Ginza Mall C40Mass Foundation, massive concrete pouring was successful completed by shrinkage-compensating concrete mix design, no harmful cracks were founded finally.

HCSA; massive; temperature stress; shrinkage compensating

李紅（1975－），女，工程師。