大體積混凝土基礎(chǔ)施工裂縫控制研究

王慶宏

（臨滄市鳳慶縣勐佑鎮(zhèn)人民政府村鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)服務(wù)中心，云南 臨滄 675903）

大體積混凝土基礎(chǔ)施工裂縫控制是工 程施工控制中的一個(gè)難題，如何有效控制基礎(chǔ)施工裂縫，減小大體積混凝土中的水化熱是關(guān)鍵。目前，各大科研院校都進(jìn)行了模擬分析和實(shí)踐，主要從混凝土原材料、混凝土配合比、施工工藝、養(yǎng)護(hù)方面提出了各種標(biāo)準(zhǔn)化的建議。

1 大體積混凝土基礎(chǔ)裂縫產(chǎn)生原因

大體積混凝土裂縫是因?yàn)榛炷恋臏囟茸冃问艿郊s束而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)這種溫度應(yīng)力大于混凝土自身抗拉強(qiáng)度時(shí)而產(chǎn)生的。

混凝土溫度應(yīng)力的大小取決于水泥、水化熱、拌合澆筑溫度、大氣溫度、收縮變形及當(dāng)量溫度等因素，同時(shí)它與混凝土的降溫散熱條件和混凝土升降溫速密切相關(guān)的，而混凝土抗拉強(qiáng)度的提高與混凝土材料性能有關(guān)。影響大體積混凝土的主要因素分析如下：

1.1 入模溫度

混凝土的入模溫度也稱(chēng)澆筑溫度，它是混凝土水化熱溫升的基礎(chǔ)，可以預(yù)見(jiàn)，混凝土的入模溫度越高，它的熱峰值也必然越高。工程上在高溫季節(jié)澆筑大體積常采用骨料預(yù)冷，加冰拌和等措施來(lái)降低澆筑溫度，控制混凝土最高溫升，原因在此。

1.2 水泥品種與水泥用量

混凝土溫度上升根源在于水泥水化熱。不同品種水泥的最終水化熱是不同的，每立方米混凝土的水泥用量多少也使混凝土的總發(fā)熱量不一樣。這兩個(gè)因素最終反映在混凝土絕熱溫升曲線(xiàn)θ和m值大小上。大小對(duì)混凝土熱峰值有顯著影響，因此，工程中盡量采用低熱水泥，另外m不僅影響熱峰值大小，還影響熱峰值m出現(xiàn)時(shí)間，m減小相當(dāng)于水泥水化熱速率越慢，從而要達(dá)到最高溫升的時(shí)間就越長(zhǎng)。在此期間內(nèi)混凝土對(duì)外散熱得多，最高溫度值就越小了。

1.3 環(huán)境溫度

不同季節(jié)里澆筑混凝土，環(huán)境溫度是不同的。環(huán)境溫度變化對(duì)混凝土底板內(nèi)熱峰值影響不大，但對(duì)混凝土內(nèi)外溫差影響為顯著。

1.4 混凝土的導(dǎo)熱性能

熱量在混凝土內(nèi)傳遞的能力反映在其導(dǎo)熱性能上。混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)越大，熱量傳遞率就越大，則混凝土與外界熱交換的效率也越高，從而使混凝土內(nèi)最高溫升降低。同時(shí)也減小了混凝土的內(nèi)外溫差。可以預(yù)計(jì)，導(dǎo)熱性能越好，熟峰值出現(xiàn)的時(shí)間也相應(yīng)提前。中部最高溫度的熱峰及熱峰出現(xiàn)的時(shí)間與板厚密切有關(guān)。顯見(jiàn)，板越厚，中部點(diǎn)散熱較少，熱峰值也越高，中部受外界溫降影響所需時(shí)間就越長(zhǎng)，峰值出現(xiàn)的時(shí)間也要晚一些。

1.5 大體積混凝土與幾何尺寸的影響

大體積混凝土底板的長(zhǎng)度對(duì)裂縫也影響，底板越長(zhǎng)，越容易產(chǎn)生裂縫，這是因?yàn)闇囟葢?yīng)力與澆筑塊長(zhǎng)度有關(guān)。

2 大體積混凝土裂縫控制措施

結(jié)合工程的實(shí)際情況，施工中采用了以下多種措施控制溫度裂縫的發(fā)展。

2.1 材料選擇及質(zhì)量要求

1）水泥，由于基礎(chǔ)底板厚2.3m，水泥在水化過(guò)程產(chǎn)生大量的熱量，聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失，使混凝土內(nèi)部的溫度升高。為此，在施工中應(yīng)選用水化熱較低的水泥并盡量降低單位水泥用量（每減少10kg水泥，溫度降低1℃）。

2）粗細(xì)骨料，粗骨料選用5mm～40mm 單粒級(jí)卵石。它比5mm～25mm石子，每立方米混凝土可減少用水量15kg左右，在相同水灰比情況下，水泥可減少30kg左右。細(xì)骨料采用中粗砂，其細(xì)度模數(shù)為218，它比采用細(xì)砂，每立方米混凝土減少用水量20kg左右，水泥相應(yīng)減少28kg～35kg，從而降低混凝土的干縮。

3）混合料及外加劑，混凝土中摻入水泥重量0.25%左右的緩凝型減水劑—木質(zhì)素磺酸鈣，一方面可明顯延緩水化熱釋放的速度，推遲水化熱峰值的出現(xiàn)；同時(shí)又減少10%拌和用水，節(jié)約10%左右的水泥，從而降低水化熱。混凝土中摻入適量粉煤灰，不僅改善混凝土的工作度，減少混凝土的用水量，減少泌水和離析現(xiàn)象，而且可代替部分水泥，減少水化熱。摻入適量UEA膨脹劑，有效地補(bǔ)償混凝土干縮，并在一定程度上補(bǔ)償冷縮，改變混凝土分子結(jié)構(gòu)組織，增加密實(shí)性，提高抗?jié)B能力。

2.2 混凝土配合比的制定

根據(jù)選用的材料，通過(guò)試驗(yàn)室試配確定了混凝土配合比，采用塔吊運(yùn)輸，混凝土坍落度控制在3cm～5cm；混凝土配合比（kg/m3）為水泥：黃砂：石子：水=330∶771∶1087∶173；摻合料（kg/m3）∶UEA膨脹劑33kg，粉煤灰44kg，木鈣0.66kg；水灰比0.48，砂率40%。

2.3 大體積混凝土施工工藝控制

1）大體積混凝土水平分層澆筑，大體積混凝土澆筑方案的選擇，是決定工程質(zhì)量和造價(jià)的重要因素之一。整體連續(xù)澆筑具有結(jié)構(gòu)整體性好、施工周期短和抗?jié)B性好等優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)所澆筑混凝土的厚度很大時(shí)，采取分層澆筑是一種方案，分層澆筑具有以下3個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：其一可防止因水化熱散發(fā)不出而引起的裂縫。由于混凝土是熱的不良導(dǎo)體，當(dāng)所澆筑的混凝土厚度較大時(shí)，混凝土內(nèi)部由水化熱而引起的溫度較高，與外界氣溫形成較大溫差，易形成混凝土表面裂縫。其二對(duì)支模系統(tǒng)有利。例如在超厚混凝土整板結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層施工中，若采用常規(guī)模板支撐體系，下層樓面將承受較大的施工荷載，有可能破壞下層結(jié)構(gòu)，若采用分層澆筑方案，靠第一層先澆板承受后澆板的施工荷載，可大大減少施工中支模的費(fèi)用。其三可減少混凝土的一次澆筑量，易組織施工。

采用分層澆筑施工方案的關(guān)鍵是保證疊合面結(jié)合牢固，保證厚板的整體抗力性能不因混凝土分層澆筑而下降。因此，保證分層混凝土板協(xié)同工作是關(guān)鍵的。

2）預(yù)埋冷卻管，夏季施工時(shí)，在混凝土內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管，通循環(huán)冷卻水，強(qiáng)制降低混凝土水化熱溫度。冬季施工時(shí)，采用保溫措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；如技術(shù)條件允許，可在混凝土結(jié)構(gòu)中摻加10%～15%的大石塊，減少混凝土的用量，以達(dá)到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。

2.4 施工溫度控制

1）降低混凝土入模溫度，澆筑大體積混凝土?xí)r應(yīng)選擇較適宜的氣溫，盡量避開(kāi)炎熱天氣澆筑。夏季可采用溫度較低的地下水?dāng)嚢杌炷粒蛟诨炷涟韬退屑尤氡鶋K，同時(shí)對(duì)骨料進(jìn)行遮陽(yáng)、灑水降溫，在運(yùn)輸及澆筑過(guò)程中也采用遮陽(yáng)保護(hù)、灑水降溫等措施，以降低混凝土拌和物的入模溫度；摻加相應(yīng)的緩凝型減水劑；在混凝土入模時(shí)，還可以采取強(qiáng)制通風(fēng)措施，加速模內(nèi)熱量的散發(fā)。

2）加強(qiáng)施工中的溫度控制，在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù)，以使混凝土緩緩降溫，充分發(fā)揮其徐變特性，減低溫度應(yīng)力。夏季應(yīng)堅(jiān)決避免曝曬，注意保濕；冬季應(yīng)采取措施保溫覆蓋，以免發(fā)生急劇的溫度梯度變化；采取長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，確定合理的拆模時(shí)間，以延緩降溫速度，延長(zhǎng)降溫時(shí)間，充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”；加強(qiáng)測(cè)溫和溫度監(jiān)測(cè)。可采用熱敏溫度計(jì)監(jiān)測(cè)或?qū)Ｈ硕帱c(diǎn)監(jiān)測(cè)，以隨時(shí)掌握與控制混凝土內(nèi)的溫度變化。混凝土內(nèi)外溫差應(yīng)控制在25℃以?xún)?nèi)，基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以?xún)?nèi)，并及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施，使混凝土的溫度梯度和濕度不致過(guò)大，以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)。

3）改善約束條件，削減溫度應(yīng)力，在大體積混凝土基礎(chǔ)與墊層之間可設(shè)置滑動(dòng)層，如技術(shù)條件許可，施工時(shí)宜采用刷熱瀝青作為滑動(dòng)層，以消除嵌固作用，釋放約束應(yīng)力。

2.5 提高混凝土抗拉強(qiáng)度

提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。包括：控制集料含泥量。砂、石含泥量過(guò)大，不僅增加混凝土的收縮，而且降低混凝土的抗拉強(qiáng)度，對(duì)混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制時(shí)必須嚴(yán)格控制砂、石的含泥量，將石子含泥量控制在1%以下，中砂含泥量控制在2%以下，減少因砂、石含泥量過(guò)大對(duì)混凝土抗裂的不利影響；改善混凝土施工工藝。可采用二次投料法、二次振搗法、澆筑后及時(shí)排除表面積水和最上層泥漿等方法；加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，提高混凝土早期及相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和彈性模量；在大體積混凝土基礎(chǔ)表面及內(nèi)部設(shè)置必要的溫度配筋，以改善應(yīng)力分布，防止裂縫的出現(xiàn)。

2.6 混凝土的澆筑及養(yǎng)護(hù)

混凝土在澆筑完畢后的12 h以?xún)?nèi)，加蓋覆蓋并灑水保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)覆蓋采用一層薄膜加一層保溫被的方式，現(xiàn)場(chǎng)另備1層塑料薄膜、1層草包以做保溫保濕備用材料。要求薄膜的搭接不得小于150 mm，保溫被的搭接不小于100mm。墻柱插筋之間狹小空間必須特別注意保溫措施，可用條形薄膜加以覆蓋后，再加蓋保溫被。

3 結(jié)語(yǔ)

只有通過(guò)有效的技術(shù)管理、采取合理的控制措施、選擇適合且質(zhì)優(yōu)的原材料以及精心的施工，是控制大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的關(guān)鍵。