林育

（福建源恒工程監(jiān)理有限公司 福建 福清 350307）

大體積混凝土基礎(chǔ)的施工技術(shù)要點探析

林育

（福建源恒工程監(jiān)理有限公司 福建 福清 350307）

隨著當(dāng)前大型、特大型工程越來越多，澆筑基礎(chǔ)的混凝土澆筑量也越來越大，這些大體積混凝土基礎(chǔ)工程的平面尺寸和厚度都較大，工程整體性要求較高，且往往不得設(shè)置施工縫，對混凝土澆筑技術(shù)要求較高。大體積混凝土基礎(chǔ)在混凝土澆筑過程中往往會形成較大的內(nèi)外溫差，造成混凝土表面產(chǎn)生裂縫，最終影響工程質(zhì)量。所以關(guān)于如何控制大體積混凝土施工裂縫成為大體積混凝土基礎(chǔ)施工過程中最關(guān)鍵的技術(shù)難題。

大體積混凝土；施工技術(shù)；裂縫控制

引言

當(dāng)前，大體積混凝土工程在建筑物中的應(yīng)用越來越廣泛，建筑工程施工過程中，混凝土出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象已經(jīng)成為常見的問題，在工程中混凝土的裂縫將直接的影響到混凝土的抗?jié)B功能以及其耐久性，這將對于工程以后的使用產(chǎn)生較大的威脅，所以關(guān)于如何控制大體積混凝土施工裂縫成為大體積混凝土基礎(chǔ)施工過程中最關(guān)鍵的技術(shù)難題。

1　大體積混凝土基礎(chǔ)的特點

大體積混凝土基礎(chǔ)由于體積較大、配筋較密、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，再加上體表系數(shù)較小、受到其它構(gòu)件的約束作用較大，使得大體積混凝土基礎(chǔ)很容易出現(xiàn)裂縫。

大體積混凝土基礎(chǔ)對混凝土的強度和防水等級要求都較高，在澆筑過程中收縮形變較大。大體積混凝土基礎(chǔ)由于在地下，受到地下水位變化和土質(zhì)的影響較大，在反復(fù)干濕的變化過程中容易導(dǎo)致混凝土構(gòu)件開裂發(fā)生滲漏。

大體積混凝土由于混凝土一次性澆筑量大，結(jié)構(gòu)整體性較強，需要連續(xù)澆筑不宜留施工縫。導(dǎo)致水泥水化發(fā)熱聚集于混凝土內(nèi)部，使得混凝土內(nèi)外溫差較大，產(chǎn)生了較大的應(yīng)力，而此時混凝土的強度較低，在這個過程中很容易產(chǎn)生溫度裂縫。

根據(jù)大體積混凝土基礎(chǔ)的特點來看，其主要工程難點在于如何控制其裂縫。我們在進(jìn)行施工設(shè)計時，需要根據(jù)大體積混凝土基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)制定合理的施工方案，在混凝土的制備、澆筑和養(yǎng)護的過程中多加注意，嚴(yán)密觀測和控制大體積混凝土基礎(chǔ)的裂縫產(chǎn)生和發(fā)展。

2　大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因較多，但是從大量的實際工程經(jīng)驗來看，主要為以下幾種：

（1）水泥水化熱較大且不易散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度較大，在受到環(huán)境溫度和散熱等因素的影響下，產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，從而產(chǎn)生裂縫。

（2）混凝土在受到周邊約束的情況下，內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土在養(yǎng)護變形的過程中受到約束，產(chǎn)生拉應(yīng)力。

（3）混凝土是一種脆性材料，抗壓能力較大而抗拉性能較低。大體積混凝土基礎(chǔ)澆筑后由于受到外界約束以及內(nèi)外溫差大的情況下，產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)這個拉應(yīng)力大于其抗拉強度時，則產(chǎn)生裂縫。

當(dāng)大體積混凝土受到上面三個因素的影響，都會有產(chǎn)生裂縫的潛質(zhì)。但總的來說，大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的根本原因在于水泥水化產(chǎn)生水化熱，導(dǎo)致混凝土發(fā)生形變，而大體積混凝土受到外界約束較大，導(dǎo)致內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力過大，于是產(chǎn)生了裂縫。

3　大體積混凝土基礎(chǔ)產(chǎn)生裂縫的危害

裂縫使大體積混凝土工程的質(zhì)量通病，裂縫問題阻礙著大體積混凝土基礎(chǔ)工程的發(fā)展，總的來說主要具有以下危害：

（1）對基礎(chǔ)承載力造成直接影響，基礎(chǔ)作為承重部位，而混凝土的裂縫發(fā)展到一定程度時，其受力特性也就受到了損傷，甚至這個裂縫標(biāo)志著結(jié)構(gòu)即將破壞。

（2）對基礎(chǔ)承載力造成間接影響，混凝土開裂導(dǎo)致混凝土保護層開裂，混凝土內(nèi)的鋼筋與空氣和水分接觸，導(dǎo)致鋼筋銹蝕，從而降低基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和耐久性。

（3）基礎(chǔ)與地下水接觸較多，在地下水反復(fù)凍融的過程中，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時，這種凍融作用會加快混凝土的脫落和腐蝕，最終影響混凝土強度。

4　大體積混凝土基礎(chǔ)裂縫控制技術(shù)研究

4.1設(shè)計控制

對于大體積混凝土基礎(chǔ)，我們在進(jìn)行設(shè)計時，宜采用中低強度的混凝土，強度等于控制在C20～C25較好。對于結(jié)構(gòu)形式，要進(jìn)行合理的分塊，如果可以設(shè)置施工縫，則根據(jù)工程對于裂縫的要求來進(jìn)行分塊研究。對于基礎(chǔ)中的鋼筋，應(yīng)采用小直徑、密間距的布筋理念，如果受力筋滿足裂縫控制則不需添加溫度筋。

4.2原材料控制

總的來說，對于原材料的控制主要是對混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化，提高混凝土的抗裂能力，根據(jù)混凝土配合經(jīng)驗來看，主要從水泥、骨料、摻粉煤灰來進(jìn)行優(yōu)化。水泥盡量采用低熱水泥，一般選擇低礦渣水泥、粉煤灰水泥等。粗骨料最好采用自然連續(xù)級配，增強混凝土的和易性，采用碎石拌制的水泥具有較好的抗裂性，細(xì)骨料以中粗砂為宜。粉煤灰是大體積混凝土中一種較好的添加劑，能有效的改善混凝土的干縮性和脆性，但是粉煤灰加入過量的話，容易出現(xiàn)早期強度低、低溫泌水大等問題，而且當(dāng)結(jié)構(gòu)對振動和沖擊有要求時，不建議參加粉煤灰。

4.3施工控制

施工控制主要從澆筑順序、控制澆筑溫度、及時保溫保濕這四個方面來控制大體積混凝土基礎(chǔ)的裂縫問題。

大體積混凝土澆筑主要采用全面分層澆筑、分段分層澆筑和斜面分層澆筑這三種澆筑方式，如圖1～3所示，全面分層法能使有效的控制混凝土的垂直裂縫，但是對混凝土拌合、運輸能力要求較高，分段封層澆筑適合混凝土拌合、運輸能力較差且對基礎(chǔ)抗?jié)B要求不高的建筑物，斜面分層法適用于厚度較小但是平面尺寸較大的建筑。

圖1　全面分層澆筑

圖2　分段分層澆筑

圖3　斜面分層澆筑

降低混凝土的入模溫度可以有效降低混凝土養(yǎng)護過程中形成的溫度差，在夏季常見降低入模溫度的方法有給料場遮陽澆水、向混凝土拌合過程中加冰等，而且需要保證混凝土運輸?shù)倪B續(xù)性，降低運輸時間從而減少混凝土在運輸過程中的吸熱，盡量將大體積混凝土的澆筑安排在夜間。

大體積混凝土澆筑完成后需要及時做好保溫保濕工作，主要是為了降低混凝土內(nèi)外溫差，常用的辦法是在混凝土表面覆蓋一層薄膜，減少水分散失，然后在薄膜上面灑水保證混凝土表面濕度。

4.4預(yù)埋冷卻管

預(yù)埋冷卻管主要需要做好兩方面工作：①確定冷卻管的布置，冷卻管大多采用鋁管或鋼管，直徑控制在20mm左右，管之間的間隔控制在1.5～3m，可根據(jù)降溫需要設(shè)置多個進(jìn)出水口。②選擇合適的水源，水源溫度控制在15℃左右，而且冷卻管和混凝土的溫差不得超過25℃，混凝土內(nèi)部降溫速度不得超過每天1.5℃。

5　工程實例

如圖4所示是某大橋工程的承臺施工圖，工程主要從原材料、施工方案和設(shè)置冷卻管這三個方面來對大體積混凝土基礎(chǔ)的溫度裂縫來進(jìn)行控制。

圖4　某大橋承臺施工圖

該承臺大體積混凝土澆筑主要從四個方面來對原材料進(jìn)行優(yōu)選：①摻入粉煤灰，粉煤灰具有大量的SiO2，可以增強混凝土的塑形，延長水化熱，由于該工程附近具有一座電廠，為粉煤灰提供了來源。②砂，該工程的砂主要河砂，含泥量較少。③碎石，碎石主要采用花崗巖碎石，粒徑分布在5～30mm且級配連續(xù)，針片狀含量低于9%，石粉含量低于1%。④外加劑選擇，對于外加劑摻量進(jìn)行了大量試驗，確定最優(yōu)摻量，改善了混凝土的和易性。

施工方案的優(yōu)化主要從四個方面來優(yōu)化：①選擇合適拌合能力的拌合設(shè)備；②保證車輛運輸能力；③保證混凝土下料，該工程設(shè)定多個下料點，可以使拌合好的混凝土不需要停留即可入模，提高了澆筑速度；④執(zhí)行三班倒的交接班制度，保證澆筑過程有序進(jìn)行。

冷卻管本工程采用折現(xiàn)布置，開始澆筑時即開始通冷水，根據(jù)天氣和水化熱的情況及時調(diào)整冷卻水的流量，主要設(shè)定兩個指標(biāo)：①混凝土內(nèi)外溫差不得超過25℃；②出水口水溫不得超過40℃。

6　結(jié)論

大體積混凝土基礎(chǔ)由于澆筑過程中水化熱較大，混凝土內(nèi)外溫差較大，而且受到外界約束較大，使得大體積混凝土容易形成裂縫，對混凝土基礎(chǔ)的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。所以大體積混凝土基礎(chǔ)施工技術(shù)的關(guān)鍵在于控制裂縫的產(chǎn)生和發(fā)育，通過對大體積混凝土的設(shè)計、原材料、施工工序和冷卻管這四方面能夠有效的控制裂縫的產(chǎn)生。

[1]李春梅.大體積混凝土施工裂縫控制方法[J].常州工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2003（3）：93～96.

[2]蔣官利，蘇清才，蔣金仲，等.基礎(chǔ)底板大體積混凝土施工控制技術(shù)探討[J].施工技術(shù)，2009（38）：145～148.

[3]楊玉明.大體積混凝土施工技術(shù)及其注意事項[J].山西建筑，2005（7）：91～93.

TU755

A

1673-0038（2015）36-0116-02

2015-8-21