某核電項目筏基大體積混凝土施工裂縫控制措施

董文峰，李璐，趙占兵

（國核工程有限公司，山東 榮成264312）

1 引言

隨著社會經濟的迅速發展，大體積混凝土在大型設備基礎及高層建筑基礎筏基底板施工中也越來越常見，但因為混凝土溫度應力及收縮應力產生的裂縫卻極難避免，對工程結構的耐久性及使用性能產生較為不利的影響。

2 工程概述

某核電項目筏基底板平面由多邊形與半圓形組合而成，長度約90m，最大寬度約60m，最小寬度約35m，大部分區域厚度為3.7m，平面面積為4 150m2，一次性整體澆筑混凝土量超過14 000m3。

3 混凝土配合比

根據設計文件要求，粉煤灰用量不大于膠凝材料總量的30%，水泥用量不小于268kg，如果粉煤灰替代超過25%的膠凝材料，則允許對最小水泥用量進行相應調整。本次澆筑配合比在設計允許范圍內最大限度地使用粉煤灰替代水泥，從根本上有效降低了混凝土水化熱，防止產生溫度裂縫。

4 設計優化

4.1 設置抗裂鋼筋及構造鋼筋

為抵抗溫度變化導致混凝土開裂，筏基底板表面設置抗裂鋼筋網片，采用φ12mm@150mm 雙向布置。在底板厚度不超過2m 的區域范圍內設置平行板面的構造鋼筋網片，按底板厚度均分布置，對整體筏基區域混凝土起一定的拉結維護作用。

4.2 平面設計優化

某核電機組筏基中心為半徑R=12m 的圓形，相對于同類型機組中心多邊形設計，有效減少了棱角數量，防止產生應力集中的現象。同時，對圓弧段區與直墻段相交部位進行倒角處理，避免應力集中。

5 混凝土施工

5.1 混凝土澆筑

為了降低大體積混凝土總溫升和減少結構的內外溫差值，控制出機溫度和澆筑溫度同樣重要。根據混凝土各組成成分拌和前后熱量相等原理，結合相關工程經驗，按照對出機溫度的影響程度排序為：石子、水、砂、水泥。按照規范要求計算混凝土原材料拌和前溫度達到控制出機溫度的目的。混凝土養護期間最高溫度為混凝土入模溫度與溫升值之和。因此，盡量降低入模溫度有利于控制混凝土最高溫度。本項目設計要求入模溫度5～26℃，而實際澆筑入模溫度為9～13℃，通過降低入模溫度從而降低養護期間混凝土內部最高溫度，降低裂縫出現的可能性[1,2]。

5.2 混凝土振搗

本次筏基混凝土澆筑方式為斜向分層（每層厚度為40cm），對于2 層混凝土澆筑時間間隔不超過2h 的部位，通過對上層混凝土振搗時，振搗棒插入下層混凝土5cm 進行振搗，達到二次振搗的效果，增加上下2 層混凝土結合的密實程度，減少內部裂紋，從而提高混凝土整體強度和抗裂性[3]。

5.3 混凝土收面

對于平整表面壓面處理區域，表面處理不得少于3 遍抹壓，即混凝土澆筑振搗后先按設計標高用2m 刮尺刮平，混凝土收水并開始初凝時，對表面進行抹壓，然后在混凝土終凝前進行再次抹面。由于混凝土澆筑較厚，面層易產生浮漿，對于面層浮漿，需要時刻觀察其變化情況，發現干縮裂縫時及時再次抹壓[4]。

5.4 混凝土養護

混凝土養護包括以下幾方面：（1）搭設混凝土養護棚。采用保溫保濕的養護方法，搭設養護棚以降低外部天氣變化對混凝土養護的影響。（2）控制養護水溫度。整個養護過程保證混凝土面一直處于濕潤狀態，發現干燥表面及時補水，參考標準求控制養護用水溫度不低于混凝土表面溫度11℃，避免干縮裂縫。（3）及時進行養護覆蓋。筏基底板所有側面均采用帶模養護，并在面板外填塞一層保溫巖棉。底板插筋區域采用鋪設多層土工布，對于墻體插筋區、截面較大位置頂面可增鋪保溫巖棉[3]。

5.5 混凝土監測

大體積混凝土由于其內部溫度場和應力場在養護過程中的不均勻性，同時受到外部約束的影響，如不精心施工極易產生裂縫。為了保證筏基混凝土的整體性，避免產生有害裂縫，養護過程中按照GB 50496—2018《大體積混凝土施工標準》[6]要求進行溫度、應力應變監測，實時掌握混凝土典型部位的實際狀態，監控整個底板混凝土的內部溫度場的應力分布規律，從而及時有效地指導養護工作，避免混凝土溫度裂縫。通過監測發現筏基混凝土中各測點應變基本處于受壓狀態，只有少量測點在養護后期處于受拉狀態，拉應力值并未超過混凝土的極限抗拉強度。

5.6 混凝土質量

混凝土養護完成后對表面質量進行驗收，相較于相似類型機組筏基底板裂縫數量明顯減少。經過對本次混凝土養護期間測溫數據及補水情況分析，出現裂縫位置溫度及應力監測無異常，養護期間無失水，該部分裂縫為現場測溫結束并拆除養護材料后出現的干縮裂縫，并經采用超聲波法及鑿除法測得的裂縫深度顯示均為非貫穿性的淺表裂縫。

6 結語

通過對本次某核電項目筏基大體積混凝土澆筑全過程的裂縫控制措施進行分析總結后，得出結論如下：（1）通過采用低熱水泥并盡量用粉煤灰替代水泥等措施，從根本上降低混凝土硬化過程中自身的水化熱量，從而減小基礎底板的溫度應力；（2）混凝土配合比設計中添加適量的緩凝減水劑，可延長水泥水化時間及混凝土塑性時間，降低大體積混凝土內外溫差，使混凝土內部應力緩慢釋放，降低溫度裂縫出現的可能性；（3）混凝土拌和過程中控制好出機溫度，運輸過程中做好保溫，降低混凝土入模溫度；施工過程中加強質量控制，進行二次振搗及抹面，保證上下2 層混凝土緊密結合，減少內部微裂縫；養護期間及時補水并盡量保證養護水溫與混凝土表面溫度相近；（4）養護時根據現場實時溫度數據，動態調整混凝土表面覆蓋和保溫保濕條件，從而控制養護過程中和養護拆除時的內部拉應力低于混凝土極限抗拉強度，達到控制裂縫開展的目的。