彭雙艷 曹正斌

（中機國際工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 湖南長沙 410000）

引言

隨著建筑業(yè)的飛速發(fā)展，建筑的結(jié)構(gòu)型式越來越多樣化、建筑要求不斷提高，由建筑結(jié)構(gòu)挑戰(zhàn)新高帶來的一系列建筑工程質(zhì)量問題也越來越多，如混凝土樁基承臺裂縫就是一個常見的混凝土裂縫問題?；炷恋牧芽p因其種類多，影響因素多，故而不易進行成因分析，進而采取相應(yīng)的防止措施，因此也就很難界定混凝土裂縫形成的責(zé)任主體是施工、設(shè)計還是混凝土供應(yīng)商了。本文就遇到的實際樁基承臺裂縫問題，進行了一些研究和分析。

1 工程實例

1.1 工程概況

擬建場地西靠常德洞庭大道，北接二輕路，東為劉家坪路。擬建建筑由5棟住宅（其中 1#、2#、4#棟均31層，3#棟 6層，5#棟18層）帶一層地下室組成。地下室底板板面最低標(biāo)高黃海高程為26.2m，抗浮水位標(biāo)高為29.5m。

1.2 工程設(shè)計

本工程地基基礎(chǔ)等級為甲級，基礎(chǔ)采用長螺旋鉆孔壓灌樁，主樓采用直徑φ900、φ800兩種直徑，純地下室采用φ600的抗拔樁，樁長約17m，樁端持力層為圓礫層。主樓承臺為大體積混凝土樁基承臺，最大承臺尺寸為12.6m×11.5m，底板、樁身及承臺均采用C35混凝土澆筑。地下室抗?jié)B等級為P8。

1.3 工程施工

其中4#棟承臺及底板于2014年10月底施工完畢，2015年8月主體驗收，該地下室底板及樁基承臺采用泵送商品混凝土，施工日平均氣溫在18℃左右，混凝土配比符合設(shè)計規(guī)范要求，出廠合格證和質(zhì)量證明書等資料均齊全，各組混凝土試塊也滿足規(guī)范要求。4#棟與1#、2#棟等均采用的同一廠家的混凝土，由多家施工隊伍同步施工，當(dāng)4#棟上部結(jié)構(gòu)施工至10層時，其中3個較大的樁基承臺沿承臺周邊開始出現(xiàn)細微裂縫，裂縫長度15～50mm不等，裂縫寬約1～1.5mm，表現(xiàn)為承臺與地下室底板相分離，能明顯看出樁基承臺的輪廓線。施工過程中4#棟每3層觀測1次沉降，單次沉降量、累計沉降量和平均沉降量均滿足規(guī)范要求。

2 混凝土底板樁基承臺裂縫的主要影響因素

混凝土的裂縫種類繁多，影響裂縫的因素可能是一種也可能是多種。本工程地下室11550m2，主樓承臺為大體積混凝土樁基承臺，承臺厚達2.5m，整個地下室范圍僅4#棟在施工過程中出現(xiàn)了多條細微裂縫，且裂縫沿樁基承臺周邊分布。針對本工程多棟單體僅4#棟部分承臺出現(xiàn)裂縫的情況，排除了結(jié)構(gòu)設(shè)計、混凝土配合比等影響因素，且4#棟僅施工至10層就出現(xiàn)了混凝土裂縫，沉降觀測數(shù)據(jù)顯示正常，未超出規(guī)范要求，也排除了外荷載的影響。因此本文將從大體積混凝土澆筑、混凝土的保溫和保濕養(yǎng)護等方面進行一些分析和研究[1]。

3 大體積混凝土底板樁基承臺裂縫的成因分析

大體積混凝土的裂縫主要有溫度裂縫、收縮裂縫和安定性裂縫等。裂縫產(chǎn)生的原因有水泥水化熱、約束條件、外界氣溫變化、混凝土的收縮變形、混凝土澆筑施工技術(shù)質(zhì)量等。

3.1 水泥水化熱是大體積混凝土裂縫形成的主要因素

大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般要求一次性整體澆筑。澆筑后，水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，這是大體積混凝土內(nèi)部熱量的主要來源。由于混凝土體積大，樁基承臺斷面較厚，聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，故引起混凝土內(nèi)部溫度急驟升高，而混凝土的表面卻能較快的散熱，故形成了較大的溫度差，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。一般在澆筑后的3d左右混凝土內(nèi)部出現(xiàn)最高溫度，且隨著混凝土齡期的增長，其強度也相應(yīng)提高，對混凝土內(nèi)部降溫收縮變形的約束越來越強，溫度應(yīng)力也隨之變強，當(dāng)混凝土的抗拉強度不足以抵抗溫度應(yīng)力時，即產(chǎn)生溫度裂縫[2]。

3.2 受內(nèi)外約束條件及溫差的影響

約束條件一般可以概括為外約束和內(nèi)約束兩類。其中外約束是指，澆搗過程遭遇暴雨或是保濕措施不到位的問題，進而導(dǎo)致構(gòu)件溫度突然下降，增加了結(jié)構(gòu)內(nèi)外部的溫差。內(nèi)約束是指，過渡的入模溫度，將導(dǎo)致樁基承臺結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與表層，即表層與氣溫環(huán)境溫差過大。

3.3 混凝土內(nèi)粗骨料沉降產(chǎn)生裂縫

由于粗骨料的密度較大，因此，初凝前處于緩慢下沉狀態(tài)，這就導(dǎo)致其會與膠凝體產(chǎn)生位移。此過程，一旦受到鋼筋網(wǎng)物的約束，就會產(chǎn)生順筋裂紋，進而使混凝土中的高水灰比突出[3]。

4 混凝土裂縫控制措施

4.1 水泥水化熱影響控制

對于因水泥水化熱不穩(wěn)定所造成的裂縫病害，應(yīng)從材料、配比以及養(yǎng)護措施控制入手，來提高地下室混凝土底板樁基承臺結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[4]。具體來說，為最大限度的規(guī)避混凝土結(jié)構(gòu)裂縫病害，實際施工階段，應(yīng)采用完善措施進行配比設(shè)計。如，采用水化熱度較低的礦渣硅酸水泥，即通過檢驗來控制其施工過程可能帶來的溫度變化影響。此外，還應(yīng)選擇含泥程度不高的天然砂，以作為細骨料。如此，在進行混凝土的配比設(shè)計階段，不僅能夠保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還能降低水泥的使用量。值得注意的是，在攪拌混凝土材料時，設(shè)計人員應(yīng)控制好水泥量，并在混凝土中放入一定量的減水劑來提高其作用于施工實踐的安全穩(wěn)定性。

攪拌運輸過程中的大體積混凝土攪拌作業(yè)，應(yīng)以均勻攪拌方式，來對時間與原材料的使用效果進行控制。此外，為保證攪拌作業(yè)的連續(xù)性，應(yīng)嚴格控制混凝土樁基承臺結(jié)構(gòu)的坍落度。此外，為在運輸期間規(guī)避混凝土離析現(xiàn)象的出現(xiàn)，應(yīng)盡可能縮短運輸?shù)臅r間，并在施工使用大體積混凝土前進行一次攪拌，以提高水泥施工的均勻性。值得注意的是，對于入模作業(yè)混凝土的自由傾落高度達到了2m，施工技術(shù)人員應(yīng)采用串筒進行下料作業(yè)，以規(guī)避離析問題的發(fā)生。

澆筑大體積混凝土的施工過程，施工技術(shù)人員應(yīng)采用分層澆筑方式進行作業(yè)，并根據(jù)設(shè)計圖紙要求進行分層控制。此外，振搗作業(yè)過程，應(yīng)深入上層混凝土環(huán)境5cm以上，并配合快插慢拔的操作。在對振搗點進行振搗作業(yè)時，應(yīng)將時間控制在20～30s范圍內(nèi)，直至混凝土表面無氣泡現(xiàn)象。如此，停止振搗作業(yè)后投入澆筑施工使用，就能滿足結(jié)構(gòu)基本的性能質(zhì)量要求。

混凝土澆筑完畢后養(yǎng)護施工，應(yīng)在滿足大體積混凝土施工溫度與硬度效果要求下，采用科學(xué)有效的養(yǎng)護措施。具體來說，就是在澆筑工作結(jié)束后的12h內(nèi)對大體積混凝土進行養(yǎng)護作業(yè)。此外，還應(yīng)盡可能采用蓄水覆蓋方式。對于混凝土養(yǎng)護時間，應(yīng)結(jié)合混凝土實際作用硬度來進行確定。

4.2 溫控措施運用控制

4.2.1 溫控措施

由于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫度會受到粗集料的影響，因此，溫控措施應(yīng)用人員應(yīng)將其作為重點工作對象。如，夏季高溫施工環(huán)境，施工技術(shù)人員應(yīng)采用篷布對建筑材料進行覆蓋，以避免其因溫度過高而出現(xiàn)施工與材料使用效果下降的問題。此外，還應(yīng)用草帶蓋住混凝土的輸送泵，并用灑水方式對其進行降溫，以降低混凝土結(jié)構(gòu)的表面溫度。值得注意的是，篷布還應(yīng)作用于混凝土的運輸過程，以避免其受陽光直射的影響而降低結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量。

4.2.2 溫控監(jiān)測

要想保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工的溫控措施應(yīng)用效果，應(yīng)按照從下自上的順序進行監(jiān)督控制。具體來說，在進行平面溫測時，應(yīng)將每個測點間的距離控制在5m范圍，以提高溫測工作開展的質(zhì)量與準(zhǔn)確性。對于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度監(jiān)測，應(yīng)采用預(yù)留孔洞的方式，來使監(jiān)測點能夠布設(shè)于其中。在應(yīng)用測量儀器設(shè)備進行溫度測量時，如半導(dǎo)體液晶顯示溫度計，應(yīng)時刻觀察混凝土的溫度變化情況。如，施工階段，混凝土的溫度升高狀態(tài)導(dǎo)致溫差大于23℃，應(yīng)通過降低混凝土的覆蓋程度來降低溫差。當(dāng)混凝土處于降溫狀態(tài)，且混凝土的溫度大于25℃時，則應(yīng)對其進行增溫處理，即通過保溫措施，來提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓能力。

4.2.3 施工階段控制

混凝土的施工作業(yè)階段，應(yīng)通過調(diào)整砂率與減水劑的摻入來將塌落度控制在科學(xué)合理的范圍內(nèi)。此過程，溫控措施應(yīng)用人員不能隨意添加水分來控制塌落度。此外，在施工作業(yè)前期，應(yīng)對機具、物料以及其他相關(guān)設(shè)備進行準(zhǔn)備，以使分層澆筑作業(yè)不會出現(xiàn)泌水層的問題。對于分層澆筑混凝土的作業(yè)，應(yīng)控制好時間間隔，并將上層混凝土的表面溫度降至大氣平均溫度，最終實現(xiàn)降低作用溫度的目標(biāo)。

5 結(jié)語

綜上所述，設(shè)計在混凝土抗裂方面未給出太多的措施，主要依靠施工中的控制。在施工過程中，混凝土的內(nèi)外溫度發(fā)展都在允許范圍之內(nèi)。要想實現(xiàn)大體積混凝土的溫度控制，首先要有優(yōu)質(zhì)的原材料和合理的混凝土配合比作基礎(chǔ)，然后還要有正確的施工方案、合理的施工組織和有效的溫控方案做保證。事實證明，在大體積混凝土澆筑過程中，只有從原材料、施工、管理等各種方面采取措施，盡量減少水化熱聚集引起的裂縫，同時做好溫度測控措施，從而保證混凝土施工質(zhì)量。故而，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)將上述分析內(nèi)容與科研結(jié)果更多地作用于不同施工環(huán)境的地下室承臺混凝土結(jié)構(gòu)作業(yè)，以達到工程項目建設(shè)使用的預(yù)期。