高層建筑筏板基礎大體積混凝土防裂施工技術

欒 杰

（山西三建集團有限公司，山西 長治 046000）

0 引言

建筑工程筏板基礎作為大體積混凝土的代表結構，具有以下特點：結構尺寸大，配筋率較小（一般為0.2%～1.0%），結構抗拉強度低；施工工序復雜，混凝土澆筑量大且需連續澆筑；水泥用量較高，水化反應劇烈且放熱量大，混凝土構件易因內表溫差過大而產生溫度應力，從而引發早期開裂。據統計，大體積混凝土結構裂縫中溫度裂縫占約80%，荷載裂縫占約20%[1]。因此，在工程實際中，防治溫度裂縫是大體積混凝土結構施工質量控制的首要任務。本文以工程實例為依托，對高層建筑筏板基礎大體積混凝土防裂施工技術進行分析，旨在規范大體積混凝土施工技術，強化施工質量，提升建設品質。

1 工程概況

某住宅樓項目為地下1層，地上16層，總高49.4m，建筑面積21120.6m2，框架-剪力墻結構形式。建筑基礎形式為筏型基礎，平面尺寸126.4m×57.6m，厚1.6m，混凝土等級C35P6，總量1.16萬m3。

2 施工技術方案

該工程筏板基礎混凝土體量大、施工難度高，為保證施工質量，抑制溫度裂縫，特制定如下技術方案和措施。

2.1 原材料選擇

該工程采用商品混凝土，經項目技術部與拌合站實驗室進行技術交底與商討后，對混凝土原材料指標明確如下。

2.1.1 水泥

選用低水化熱P·O42.5水泥，具體指標見表1所示。

表1 水泥性能指標控制表

2.1.2 集料

（1）細集料選用細度模數為2.7的機制中砂，含泥量≤3.0%，堆積密度1572kg/m3，粒徑＜0.315mm的顆粒含量＜20%；

（2）粗集料選用質地堅硬、空隙率小、粒徑5.0～31.5mm 級配連續的碎石，含泥量≤1.0%，堆積密度1580kg/m3，壓碎值12.3%，針片狀含量≤10%。

2.1.3 水

符合《混凝土拌合用水標準》（JGJ 63-89），一般飲用水即可。

2.1.4 外加劑

選用FDN高效減水劑，摻量0.2%～0.5%，其作用是在保持混凝土和易性的基礎上減少拌合水用量，從而降低水化反應，抑制溫度裂縫。此外，還可摻入微量緩凝型CSA膨脹劑，以補償混凝土收縮變形，抑制收縮裂縫。

2.1.5 摻合料

選用密度為1.77～2.43g/cm3的優質粉煤灰。粉煤灰具有一定的膠凝作用，適量摻入可替代部分水泥，以此減少水泥用量，降低水化反應，抑制溫度裂縫。

2.2 配合比設計

該工程混凝土配合比由項目技術部和拌合站實驗室聯合設計，根據混凝土試拌的工作性及28d室內試驗成果，確定C35混凝土理論配合比，見表2所示。

表2 C35混凝土理論配合比

施工過程中對集料含水量進行實測后，基于理論配合比經過計算，轉換成施工配合比，以作為混凝土拌合依據。

2.3 混凝土澆筑

因該工程筏板厚度和混凝土澆筑量大，為保證混凝土結構不出現施工冷縫，采用全面水平分層方式進行澆筑（見圖1所示）。實際澆筑從筏板短邊開始沿長邊向前推進，配備4臺天泵、24輛罐車連續澆筑，一次成型。

圖1 混凝土全面分層澆筑示意圖

（1）澆筑過程中，泵管下口距離澆筑部位不＞2.0m（以50cm為宜），以防高度過大混凝土出現離析現象。

（2）混凝土澆筑速度根據實際情況決定，一般控制在0.5m/h。

（3）混凝土采用整體分層連續澆筑方式，每層厚度控制在50cm左右。同時為防止混凝土因出現冷縫而影響結構整體性，需在下層混凝土初凝前完成上層混凝土澆筑（時間間隔一般為1.5～2.0h），上層混凝土振搗時應插入下層混凝土5～10cm。

（4）混凝土振搗采用50型插入式振搗棒，振搗過程遵循“快插慢拔、直上直下、先低后高”原則。快插是防止表層混凝土因先振實而與下層混凝土發生分層、離析現象；慢拔是為了防止因振動棒抽出太快而使混凝土形成空洞；先低后高則是避免先振高處時出現坡面混凝土“松頂”現象。振搗過程中振動棒移動間距視混凝土坍落度和振搗棒有效半徑而定，一般為20～30cm；振動插點應均勻布設，每點振動時間對于泵送混凝土以15～20s為宜。混凝土振搗不漏振也不過振，以混凝土表面無明顯下沉、無氣泡泛出、有稀漿浮于表面為準[2]。需要注意的是，振搗不宜使混凝土表面浮漿過厚，否則易因表面水分蒸發過快而出現收縮裂紋。

（5）該工程筏板混凝土連續澆筑一次成型，不設置施工縫，從技術方案上規避裂縫。

2.4 混凝土養護

混凝土應在澆筑完成后12h進行養護，大體積混凝土養護工作主要涉及保濕和保溫兩個方面。保濕養護與普通混凝土類似，覆蓋灑水即可，灑水頻率以混凝土表面時刻保持濕潤為準，養護時間不少于14d[3]。保溫養護的核心是“外保內降”，即采取措施提升混凝土表面溫度，降低混凝土內部溫度，從而減小內表溫差，控制混凝土早期溫差應力，抑制溫差裂縫。

2.4.1 外保溫

外保溫的主要目的是：隔絕混凝土表面與大氣環境的熱交換，通過抑制散熱來減小混凝土內表溫差，降低因溫差而產生的自約束應力；減小溫降速率，延長散熱時間，為混凝土早期強度形成創造有利條件，充分利用材料松弛特性和混凝土抗拉強度來抵抗外約束應力，從而提升自身抗裂能力，減少溫度裂縫。

該工程采用薄膜+8cm石棉被+草墊組合形式進行混凝土覆蓋養護，其中草墊保濕，石棉被保溫。理論保溫層厚度δ經計算確定。

計算公式：

式中：

δ——保護層厚度，m；

h——結構厚度，m，該工程筏基厚度為1.6m；

λi——保溫材料導熱系數，[W/(m·K)]，石棉被為0.26；

λ0——混凝土導熱系數，[W/(m·K)]，取值2.3；

Tb——混凝土表面溫度，℃；

Tq——混凝土澆筑3～5d內平均環境溫度，℃；

Tmax——混凝土中心最高溫度，℃；

Kb——傳熱系數修正值，根據該工程覆蓋層組織方式，取值2.0。

根據氣象資料和混凝土表面溫度估算值，Tb-Tq=9℃；按最不利溫差考慮（即混凝土內表溫差最大允許值25℃），Tmax-Tb=25℃，則最小保溫層厚為：

經計算驗證，該工程保溫層厚度滿足溫控要求，可達到抑制混凝土溫度裂縫的目的。

2.4.2 內降溫

大體積混凝土內降溫主要是通過混凝土澆注前預埋冷卻管，澆筑后通冷水循環的方式帶走混凝土內部水化熱量，以達到散熱降溫的目的。冷卻管采用壁厚2mm、直徑30mm的標準鑄鐵水管，安裝時需注意管道通暢，絲頭接頭可靠，并通過試通水試驗，防止混凝土澆筑過程中出現管道漏水。該工程筏板基礎厚度1.6m，管網按“弓”字型布設2層，水平管距1.0m，垂直間距0.5m，上層網至基礎頂面和下層網距基礎底面均為0.3m，進水口與出水口外露50cm。通水過程中對管道流量和進出水需隔1～2h進行一次測量記錄，確定進水量及水流速度，應嚴格控制進出水溫差不大于6℃。

3 溫度監測

（1）溫控指標：根據《大體積混凝土施工標準》（GB 50496-2018）要求，大體積混凝土內表溫差不宜＞25℃，混凝土表面與大氣溫差不宜＞20℃，溫降速率不宜＞2℃/d。

（2）測點布設：筏板測區選為澆筑平面軸線對稱的一半區域，從筏板縱向中軸線開始，平面按10m×10m布點，豎向剖面在距上下兩端5cm處各設一點，中心設一點，見圖2所示。

圖2 筏板溫度測點剖面布置圖

（3）測溫時間：自混凝土覆蓋養護開始，直至混凝土溫降與溫差指標趨于穩定為止。

（4）測溫頻率：混凝土澆筑完成3d內每2h一次，3～7d每6h一次，8～14d每6h一次。

通過對測溫數據進行計算、分析，及時指導現場混凝土養生。一般可通過調節冷卻水流量、進水溫度等方法來調控混凝土內部溫度；通過改變混凝土表層養生手段調控混凝土表層溫度。

測定混凝土溫升峰值及其達到所需的時間，定期記錄冷卻水管進、出水的溫度，繪制混凝土內部溫度變化曲線。根據觀測結果確定冷卻水管通水量、通水時間和蓄熱養護時間等，以降低混凝土內外溫差。

4 防裂措施

（1）二次抹面：混凝土首次抹面后，在終凝前1～2h進行二次抹面，以此修復混凝土漿面出現的早期收縮裂紋，防止其繼續蔓延[4]。

（2）熱水養護：利用冷卻管排出的熱水進行混凝土灑水養護，如此即可降低混凝土內部溫度，又可提升混凝土表面溫度，進而減小內表溫差，控制溫度裂縫。

（3）強化振搗：加強混凝土振搗，通過提升混凝土密實度和強度來提高其抗裂性，必要時可采取二次振搗技術。

（4）增配構造筋：對全截面布設小直徑、小間距鋼筋網片，以提升混凝土的極限拉伸。具體可采用Φ8@200的布筋形式，配筋率宜為0.3%～0.5%。

（5）加強管理：混凝土實行封閉養護，期間禁止人員踩踏和堆放雜物，以防結構因集中應力而發生開裂。

（6）設置后澆帶：合理設置后澆帶，可防止混凝土結構因自身收縮或沉降不均勻產生的有害裂縫。后澆帶保留時間一般不＜60d。

5 結束語

該工程筏板基礎大體積混凝土施工中，針對項目實際情況和大體積混凝土特征所編制的施工方案，通過技術與管理措施的并行實施，取得了良好的效果。經現場實際檢查，基礎表面未發現深層裂縫和露筋現象，只是局部存在微小裂紋，對結構受力性能并無影響，達到工程預期。由此說明，該工程防裂施工方案合理可行，可作為類似工程方案編制和施工管理的技術依據，具有一定的參考價值。