閻小明 黃 烯 劉永美

(1.青海省果洛州工程建設(shè)監(jiān)理公司，青海 西寧 810001；2.悉地國(guó)際設(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司結(jié)構(gòu)事業(yè)三部，上海 200235； 3.山東省濰坊市高崖水庫(kù)管理局，山東 濰坊 262402)

超厚地下室底板混凝土施工裂縫分析與控制措施

閻小明1黃 烯2劉永美3

(1.青海省果洛州工程建設(shè)監(jiān)理公司，青海 西寧 810001；2.悉地國(guó)際設(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司結(jié)構(gòu)事業(yè)三部，上海 200235； 3.山東省濰坊市高崖水庫(kù)管理局，山東 濰坊 262402)

結(jié)合工程實(shí)例，從水泥水化熱、約束條件、外界氣溫變化、收縮徐變變形等方面分析了超厚混凝土施工裂縫產(chǎn)生的因素，并對(duì)超厚混凝土施工中材料、外加劑、施工工藝等控制措施作了闡述，以有效控制裂縫的產(chǎn)生。

超厚混凝土，裂縫，材料，溫度應(yīng)力

1 概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，現(xiàn)代建筑中高層建筑及大型設(shè)備基礎(chǔ)、橋梁、水工結(jié)構(gòu)等時(shí)常涉及到超厚底板混凝土施工。這些大型工程是大體積混凝土結(jié)構(gòu)，需要消耗大量的混凝土。大體積混凝土施工會(huì)釋放出大量的水化熱，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度升高，由溫度應(yīng)力導(dǎo)致的裂縫問(wèn)題不容小覷，如技術(shù)措施控制不好，極易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，甚至引發(fā)工程質(zhì)量安全事故。本文結(jié)合下述工程實(shí)例針對(duì)超厚底板混凝土施工的特點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)裂縫開(kāi)展機(jī)理和施工工藝進(jìn)行研究。

2 工程概況

武漢某國(guó)際城K-3地塊項(xiàng)目位于武昌區(qū)中心位置，該工程地下室呈近似長(zhǎng)方形，長(zhǎng)度約200 m，寬度約148 m，該地下室分為商業(yè)、公寓樓和辦公樓三個(gè)部分，其中商業(yè)部分底板厚度為1 100 mm，辦公樓部分底板厚度為2 000 mm～2 400 mm，公寓樓部分底板厚度為2 800 mm～3 200 mm。地下室底板面標(biāo)高為-10.30 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，抗?jié)B等級(jí)為0.8 MPa。底板混凝土使用量大，澆搗總方量約34 000 m3，屬于超長(zhǎng)、超厚的大體積混凝土結(jié)構(gòu)。

3 超厚混凝土施工裂縫產(chǎn)生的因素[1-6]

3.1 水泥水化熱

高層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)截面尺寸大、體積大，表面系數(shù)小，在硬化過(guò)程中,大量的水化熱會(huì)從混凝土內(nèi)部釋放出來(lái)。根據(jù)相關(guān)實(shí)踐數(shù)據(jù)，當(dāng)存在25 ℃的溫差時(shí)，混凝土內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。因混凝土自身導(dǎo)熱性能差，混凝土內(nèi)部熱量不易散發(fā)，因此內(nèi)部溫度上升迅速，而混凝土表面則不同，散熱較快，最終導(dǎo)致內(nèi)外表面以及大氣間的溫差。溫度應(yīng)力會(huì)隨著溫差的增大而增大，當(dāng)溫度應(yīng)力超過(guò)其早期抗拉強(qiáng)度時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)混凝土的深層斷裂或者貫穿性裂縫。

3.2 約束條件

混凝土發(fā)生變形時(shí)，由于有約束的存在，無(wú)法自由變形，且變形后會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力?；炷潦苋s束時(shí)，混凝土變形的相關(guān)因素有混凝土膨脹系數(shù)和溫差，ε=ΔT×α，結(jié)構(gòu)裂縫會(huì)在ε超過(guò)混凝土的極限拉伸值εP時(shí)出現(xiàn)?；炷潦茌^小約束時(shí)，產(chǎn)生的應(yīng)力也相應(yīng)降低。

3.3 外界氣溫變化

3.4 收縮徐變變形

影響混凝土收縮徐變變形的主要因素如表1所示。

表1 徐變變形的主要影響因素

4 超厚混凝土施工裂縫控制措施

綜上所述，為有效控制超厚混凝土裂縫開(kāi)展，在本工程地下室底板施工中，從材料、工法和施工工藝等方面采取了相應(yīng)的措施。

4.1 合理選用材料

1)水泥的選用。水泥水化熱是大體積混凝土中的主要溫度因素，溫度上升與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并在澆筑后3 d～5 d時(shí)內(nèi)部溫度達(dá)到峰值。在滿(mǎn)足混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的前提下，應(yīng)盡量減少水泥用量，選用的水泥要求水化熱低，凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，可優(yōu)先考慮低熱礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。本工程要求選用強(qiáng)度等級(jí)為42.5的礦渣硅酸鹽水泥，與選用同等級(jí)的礦渣水泥或普通硅酸鹽水泥相比，3 d的水化熱可減少約28%。

2)骨料的選用。粗細(xì)骨料重量約占混凝土總重的85%，合理選用砂石料對(duì)保證混凝土質(zhì)量、節(jié)約水泥用量、降低水化熱、降低工程成本是非常重要的。要求優(yōu)先采用配置的混凝土具有較好的和易性、較少的用水量和水泥用量，以及較高的抗壓強(qiáng)度，可優(yōu)先采用粒徑較大、級(jí)配良好的粗骨料。細(xì)骨料采用級(jí)配良好的中砂。此外，若骨料中泥土、粉屑、有機(jī)物及其他有害物質(zhì)偏多，會(huì)增加混凝土的收縮，并導(dǎo)致混凝土抗拉強(qiáng)度降低，對(duì)混凝土的抗裂十分不利。要求粗骨料的含泥量控制在不大于1%，細(xì)骨料的含泥量控制在不大于3%。

4.2 混凝土外加劑的選用

大體積混凝土采用的外加劑主要有減水劑、緩凝劑和膨脹劑。

此外，對(duì)于接受了乳房全切的患者，若存在前哨淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是否能夠不進(jìn)行腋窩淋巴結(jié)清掃尚缺乏充分的循證醫(yī)學(xué)依據(jù)。因此，評(píng)估前哨淋巴結(jié)陽(yáng)性乳腺癌患者非前哨淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移狀態(tài)仍是一個(gè)值得研究的臨床課題。

摻加減水劑主要是降低水泥水化速度，延遲水化熱峰值的來(lái)臨時(shí)間。這既能明顯提高混凝土的工作性能，又能使拌和用水和水泥減少10%左右。

在目前建筑市場(chǎng)，廣泛應(yīng)用泵送商品混凝土技術(shù)。具體問(wèn)題中通常要加適量的緩凝劑來(lái)延緩凝結(jié)時(shí)間。這不僅保證混凝土的流動(dòng)性，而且降低了水化熱的釋放速度，混凝土便于澆筑振搗，密實(shí)度更有所保障。

普通水泥配制的砂漿或混凝土在干燥時(shí)會(huì)產(chǎn)生收縮。實(shí)驗(yàn)證明，砂漿的收縮率為 0.1%～0.2%，混凝土的收縮率為 0.04%～0.06%，而一般混凝土的極限拉伸僅為 0.01%～0.02%，差距如此之大，混凝土硬化后極易導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。為了防止混凝土的初始裂縫，可以摻加適量的膨脹劑，采用補(bǔ)償收縮型混凝土。

本工程除常規(guī)采用的減水劑、緩凝劑外，另按設(shè)計(jì)要求采用了高性能膨脹抗裂劑，按補(bǔ)償收縮性混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)施工。

4.3 采用科學(xué)的施工工藝

在超厚混凝土施工階段，采用科學(xué)合理的施工工藝應(yīng)對(duì)混凝土裂縫問(wèn)題尤為重要。

1)合理的澆筑與振搗。本工程采用了全面分層的澆搗方案，下一層是在上一層全面澆筑尚未初凝時(shí)連續(xù)澆筑的，如此逐層遞進(jìn)直至完成所有澆筑。此方案施工時(shí)從短邊開(kāi)始、沿長(zhǎng)邊進(jìn)行，必要時(shí)也可從中間向兩端或從兩端向中間同時(shí)進(jìn)行，此方案通常用于結(jié)構(gòu)和平面尺寸大的場(chǎng)合。

振搗方式及要求：高溫下不宜施工，采用大功率插入式振搗器進(jìn)行隨澆隨振的大面振搗，控制時(shí)間應(yīng)以表面泛漿不再下沉為宜，間距要以振搗范圍重疊1/2為宜并保持等間距，深度一般控制在200 mm～300 mm。要保證上層混凝土在下層混凝土初凝前完成澆筑，表面要抹平，壓實(shí)，防止表面裂縫。

2)控制混凝土入模溫度?；炷翉臄嚢铏C(jī)出料后，經(jīng)過(guò)運(yùn)輸、泵送、澆筑、振搗等工序，合理控制混凝土的入模澆筑溫度，避免在烈日下暴曬，可采取覆蓋降溫等方法予以控制。一般情況下，混凝土的最高澆筑溫度應(yīng)控制在40 ℃以下。要求盡量在晚間或凌晨澆筑底板混凝土。

3)加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)。常用的大體積混凝土養(yǎng)護(hù)方法可分為兩類(lèi)。降溫法，在澆筑成型后通過(guò)冷卻水進(jìn)行循環(huán)降溫，來(lái)調(diào)整內(nèi)外溫差；保溫法，則是通過(guò)保溫材料對(duì)成型表面的覆蓋進(jìn)行蓄熱，以提高混凝土表面和四周的溫度。施工過(guò)程中，通過(guò)采取以上措施，使底板混凝土的內(nèi)外溫差控制在25 ℃以?xún)?nèi)。

4)合理設(shè)置后澆帶。后澆帶的間距由計(jì)算確定，一般正常情況下為20 m～30 m?？紤]到摻加膨脹劑，本工程后澆帶設(shè)置間距按25 m～35 m考慮。后澆帶的保留時(shí)間按45 d考慮，在混凝土澆筑之前，需將整個(gè)混凝土表面鑿清形成毛面，清除多余的垃圾和雜物，并隔夜?jié)菜?rùn)。后澆帶填筑的混凝土采用膨脹混凝土，要求混凝土強(qiáng)度比原結(jié)構(gòu)提高5 N/mm2～10 N/mm2，不少于14 d的潮濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

5)做好溫度檢測(cè)。為了有效掌握和控制混凝土內(nèi)外溫度的變化，根據(jù)工程需求在混凝土澆筑前，在混凝土內(nèi)埋設(shè)若干測(cè)溫點(diǎn)，用混凝土溫度測(cè)定記錄儀對(duì)不同時(shí)間和深度下的溫度進(jìn)行施工全過(guò)程的跟蹤和監(jiān)測(cè)，及時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，掌握混凝土內(nèi)部溫度變化規(guī)律，對(duì)癥下藥地采取相應(yīng)的技術(shù)措施。

5 結(jié)語(yǔ)

要完全防止建/構(gòu)筑物混凝土的裂縫是不現(xiàn)實(shí)的，對(duì)超厚混凝土的裂縫控制問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外工程建設(shè)者都進(jìn)行了不懈的努力，如果切實(shí)采取綜合的防裂措施，是可以有效控制超厚混凝土的裂縫問(wèn)題的。

通過(guò)對(duì)超厚混凝土裂縫成因的分析，本工程施工中采取有效措施，成功完成了超長(zhǎng)超厚地下室混凝土底板的澆筑施工，保證了大體積混凝土的施工質(zhì)量，有效控制了裂縫的開(kāi)展，對(duì)類(lèi)似工程具有一定的參考價(jià)值和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

[1] 王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002.

[2] 璐 璐,李興貴.大體積混凝土裂縫控制的研究與進(jìn)展[J].水利與建筑工程學(xué)報(bào),2012(2)：146-150.

[3] 周玉選,周 燕.淺談大體積混凝土施工的質(zhì)量控制[J].甘肅科技,2008(13)：78-79.

[4] 水利水電科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)材料研究所.大體積混凝土[M].北京:水利電力出版社,1990.

[5] GB 50496—2009，大體積混凝土施工規(guī)范[S].

[6] 彭立海,閻士勤,張春生，等.大體積混凝土溫控與防裂[M].鄭州:黃河水利出版社,2005.

The crack of mass concrete construction analysis and control measures

Yan Xiaoming1Huang Xi2Liu Yongmei3

(1.QinghaiGuoluoStateEngineeringConstructionSupervisionCompany,Xining810001，China；2.StructureBusinessNo.3Departement,CCDIInternationalDesignConsultantCo.,Ltd,Shanghai200235,China； 3.ShandongWeifangGaoyaReservoirAdministration,Weifang262402,China)

Combining with the engineering cases, the paper fully analyzes the factors leading to cracks on the super-thick concrete construction from the cement hydration heat, restraints, external temperature changes, and shrinkage creep deformation, and illustrates some controlling measures for materials, additive agents, and construction craft in the super-thick concrete construction ,so it is effective to control cracks.

super-thick concrete, crack, material, temperature stress

2015-01-17

閻小明(1977- )，男，工程師; 黃 烯(1972- )，男，工程師; 劉永美(1975- )，女，工程師

1009-6825(2015)09-0087-02

TU312.3

A