孔維濤 毛小雷

(河南華元基礎(chǔ)工程有限公司 河南鄭州 450000)

基于筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工溫度裂縫控制

孔維濤 毛小雷

(河南華元基礎(chǔ)工程有限公司 河南鄭州 450000)

高層建筑基礎(chǔ)筏板大體積砼具有穩(wěn)定強(qiáng)以及整體性好等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于建筑工程中。但是這種類型的基礎(chǔ)筏板也存在一定的局限性，它的體積相對(duì)比較大，容易出現(xiàn)裂縫以及滲水等情況，在施工過(guò)程中，施工人員必須全程嚴(yán)格把關(guān)抗裂、抗?jié)B等方面的施工情況，只有這樣才能保證建筑工程的施工質(zhì)量。

筏板基礎(chǔ)；大體積混凝土；溫度裂縫；技術(shù)措施

1 工程概況

某商業(yè)建筑，地下1層，地上3層（局部4層），主體為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。主體樓總建筑面積36631.81m2，其中地下13720.32m2，地上22911.49m2。主體樓建筑基底面積8780.04m2，梁板式筏形基礎(chǔ)，厚度為500～900mm，地梁厚1.5m，部分達(dá)到1.9m。混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度C35，抗?jié)B強(qiáng)度P6，筏基部分混凝土總澆筑量9800m 3?！?.000以下大體積混凝土澆筑施工都在冬季進(jìn)行。

2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生機(jī)理及原因分析

2.1 筏板基礎(chǔ)界定為大體積混凝土的理由

JGJ55―2000《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》中對(duì)大體積混凝土進(jìn)行了解釋，描述為：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸等于或大于1m，或預(yù)計(jì)會(huì)因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大而導(dǎo)致裂縫的混凝土。樞紐主體樓的筏板基礎(chǔ)厚度雖不均勻（500～1900mm），但筆者認(rèn)為，術(shù)語(yǔ)中的“大”給我們很多混凝土工程的裂縫控制造成了誤解，是否界定為“大體積混凝土”，主要應(yīng)該從水泥水化熱引起的內(nèi)外溫差變化和體積變化致使混凝土出現(xiàn)有害裂縫來(lái)界定，該樞紐工程基礎(chǔ)混凝土澆筑處在冬季施工，混凝土內(nèi)外溫差較大，故應(yīng)界定為大體積混凝土。

2.2 裂縫產(chǎn)生的原因分析

大體積混凝土產(chǎn)生的裂縫，絕大部分都是溫度裂縫，即混凝土在硬化期間水泥水化過(guò)程中釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土收縮，以及外界約束條件的共同作用產(chǎn)生溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，而引起混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

在冬季進(jìn)行大體積混凝土的施工，環(huán)境溫度較低，而混凝土在經(jīng)攪拌后溫度通常較高，外界氣溫變化大，極易因內(nèi)外溫差過(guò)大出現(xiàn)溫度裂縫。3種裂縫產(chǎn)生原因：①水化熱產(chǎn)生的裂縫；②內(nèi)外溫差產(chǎn)生裂縫；③約束條件產(chǎn)生裂縫。

樞紐主樓大體積混凝土筏板基礎(chǔ)在冬季施工中主要從以上 3個(gè)方面對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行了控制。

3 控制裂縫的技術(shù)措施

3.1 減少外部約束條件

樞紐主體樓地基土為粉質(zhì)黏土，約束很小，實(shí)際施工過(guò)程中，我們對(duì)墊層混凝土采用分塊（8m×8m）澆筑的方法，塊與塊中間設(shè)置聚苯板分隔條，進(jìn)一步降低地基對(duì)基礎(chǔ)的約束。避免基礎(chǔ)混凝土下部因?yàn)榧s束過(guò)大而產(chǎn)生不易察覺(jué)的裂縫。

3.2 控制原材料及配比

為滿足大體積混凝土控制水泥水化熱和冬季施工的雙重要求，在保證強(qiáng)度的前提下盡量減少水泥用量?；炷两M成材料的種類及摻量選擇如下：

1）理論上應(yīng)優(yōu)先選用低水化熱的礦渣水泥，但考慮到抗凍性要求，該工程選用了P.O42.5水泥。

2）控制粗細(xì)骨料質(zhì)量：選用5～25連續(xù)級(jí)配的碎石，含泥量不超過(guò)1%；選用細(xì)度模數(shù)在2.5左右的中砂，含泥量不超過(guò)1%。

3）摻用2種外加劑和2種摻合料：摻用AN4000聚羧酸系高效減水劑（防凍型），減水率達(dá)到32%；摻用膨脹劑UEA，補(bǔ)償混凝土收縮；摻用Ⅱ級(jí)粉煤灰，降低水泥用量、降低水化熱；摻用 S95礦渣粉，降低水化熱。通過(guò)摻用外加劑和摻合料，有效地減少了水泥用量，與基準(zhǔn)相比，可延緩凝結(jié)時(shí)間8～10h。

4）優(yōu)化混凝土配合比：經(jīng)試驗(yàn)室多組試配比較，確定該基礎(chǔ)混凝土配合比。

5）混凝土抗裂驗(yàn)算

以最不利的第 4段為驗(yàn)算對(duì)象，根據(jù)以往冬季施工經(jīng)驗(yàn)，入模溫度要求控制在15℃左右，相關(guān)數(shù)據(jù)查閱《簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)》，計(jì)算過(guò)程如下：

①混凝土水化熱絕熱升溫計(jì)算：

式中：T（t）為混凝土澆筑后某一時(shí)間t的絕熱溫升值，℃；W為每1m3混凝土的水泥用量，kg/m3，該工程為275kg/m3；Q為每1kg水泥的水化熱，kJ/kg，該工程為335kJ/kg；c為混凝土的比熱，取0.96kJ/（kg℃）；ρ為混凝土的質(zhì)量密度，取2400kg/m3；m為與水泥品種、溫度有關(guān)的振搗時(shí)水化熱速度系數(shù)，取0.42。

②混凝土內(nèi)部中心溫度計(jì)算

式中：Tmax（t）為不同齡期時(shí)混凝土內(nèi)部中心最高溫度；Tj為混凝土入模溫度，該工程為 15℃；T（t）為混凝土澆筑后某一時(shí)間的絕熱溫升值，℃；ξ為混凝土不同齡期的升溫系數(shù)，第10d為0.18，第11d為0.15。

由計(jì)算結(jié)果可以推斷出，混凝土在第10d到11d由于水化熱溫度產(chǎn)生的溫度應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于混凝土第 10d的抗拉強(qiáng)度，在隨后的混凝土齡期內(nèi)，隨著內(nèi)部升溫的逐漸減弱，抗拉強(qiáng)度的逐漸增加，將更不易出現(xiàn)裂縫。故在該配比情況下，混凝土不會(huì)因?yàn)樗療嵋鸬臏囟葢?yīng)力而使結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。

3.3 選擇混凝土澆筑方法

通過(guò)永久變形縫和后澆帶的劃分，基礎(chǔ)共分為14段，根據(jù)各段不同的厚度，施工中確定了不同的澆筑方式。

實(shí)際施工中采用隔倉(cāng)施工，為消除施工冷縫，要求混凝土拌合物初凝時(shí)間要大于10h，混凝土澆灌的每批覆蓋時(shí)間控制在6h以內(nèi)，每個(gè)澆筑面配備12臺(tái)6m3混凝土攪拌運(yùn)輸車和2臺(tái)混凝土泵（汽車式），要求每臺(tái)泵的泵灌量為24m3/h，每臺(tái)泵的澆筑范圍內(nèi)配備4個(gè)振搗棒進(jìn)行振搗，施工員、質(zhì)檢員各1名進(jìn)行監(jiān)督；控制入模溫度在15℃以下。要求泵管配備串筒，以防止混凝土離析。配備操作工在澆筑部位完成2～3h后對(duì)表面進(jìn)行2次趕光壓平，3、4、5段做到“三壓三平”，且及時(shí)覆蓋保溫材料。

3.4 依據(jù)測(cè)溫監(jiān)控指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)

1）養(yǎng)護(hù)方法。養(yǎng)護(hù)采用覆蓋保溫的方法，用1層塑料布和2層阻燃草簾覆蓋保溫。根據(jù)同類工程的經(jīng)驗(yàn)，此種覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)方法可相當(dāng)于2m厚混凝土的等效厚度，從而使混凝土表面溫度與大氣溫度相差20～25℃。這種保溫方法既可以減少混凝土表面熱量擴(kuò)散，降低混凝土表面的溫度梯度，防止產(chǎn)生表面裂縫；又可以延長(zhǎng)混凝土散熱時(shí)間，充分發(fā)揮混凝土強(qiáng)度潛力和徐變特性，使溫差對(duì)于混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土工程的抗拉強(qiáng)度，防止產(chǎn)生貫穿性裂縫。

2）測(cè)溫監(jiān)控。此處論述的測(cè)溫監(jiān)控僅為對(duì)混凝土內(nèi)的溫度測(cè)試?，F(xiàn)場(chǎng)溫度監(jiān)測(cè)采用電子溫度數(shù)據(jù)采集裝置，其中在第5段共埋設(shè)60個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，埋深L=950mm的用于測(cè)量地梁中心位置的溫度，埋深L=100mm的用于測(cè)量混凝土表面溫度，埋深L=1800mm的用于測(cè)量混凝土底部的溫度?；炷翝仓竺扛?h測(cè)量1次，澆筑后從第4～7d每隔4h測(cè)量1次，在每次測(cè)溫的同時(shí)測(cè)大氣溫度。

3）利用測(cè)溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)工作實(shí)例。在第3段混凝土澆筑完成3d后，通過(guò)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)3L13點(diǎn)處表面溫度從15.423℃在4h內(nèi)降到5.121℃。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)核查，發(fā)現(xiàn)此處梁側(cè)的阻燃草簾被風(fēng)刮走，現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)采取了措施。重新覆蓋后，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)恢復(fù)了正常。

5 結(jié)論

通過(guò)探討筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工溫度裂縫的控制工作，筆者得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：①工程水泥用量得到有效控制，減少了混凝土開(kāi)裂的幾率，在今后應(yīng)對(duì)水泥用量進(jìn)行詳細(xì)驗(yàn)算，以確?；炷两Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度；②針對(duì)整體基礎(chǔ)，應(yīng)結(jié)合厚度和尺寸的不同來(lái)采取不同的混凝土澆筑方式；③養(yǎng)護(hù)過(guò)程應(yīng)重視檢測(cè)數(shù)據(jù)的作用，針對(duì)性采取有效的養(yǎng)護(hù)措施，讓混凝土在較均勻降溫和濕潤(rùn)的環(huán)境中逐漸增長(zhǎng)抗拉和抗壓強(qiáng)度。

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1007-6344（2016）10-0250-01