淺談基礎大體積混凝土裂縫控制

淺談基礎大體積混凝土裂縫控制

    論文關鍵詞：大體積混凝土 裂縫現象 控制措施

    論文摘要：在現代工業與民用建筑中，大體積混凝土的工程規模越來越大，結構形式也越來越復雜，但常常出現裂縫現象是大體積混凝土結構施工中的一個重大研究課題。文章針對基礎大體積混凝土裂縫控制進行了探討。
　　基礎大體積混凝土裂縫控制是建筑施工的一個難題，文章通過某辦公樓工程基礎混凝土澆筑實踐的分析，從原材料、混凝土配合比設計、結構構造和施工養護措施等多方面對其進行探討，同時提出一些經過實踐檢驗，行之有效的裂縫控制措施。
　　1工程概況
　　該工程總建筑面積71 797 m2，地下2層，地上37層，裙樓4層，總高度154.4 m，為內筒外剪超高層結構�；�礎混凝土6 300 m3，主樓、裙樓部分底板厚度為2.5 m，核心筒底板最大厚度為6.3 m。澆筑期間氣溫18～36 ℃。為確�；炷�土工程質量，嚴格控制超規范裂縫出現，本工程采用綜合控溫防裂措施，取得了較為理想的效果。
　　2控溫防裂技術措施
　　2.1嚴格控制原材料質量
　　澆筑前所有原材料均按有關規范抽檢其質量指標。澆筑過程中，由施工單位不定期抽檢商品混凝土攪拌站所用原材料質
　　
　　量，發現問題及時糾正。
　　2.2按高性能混凝土確定配合比
　　該工程原設計用42.5R普通硅酸鹽水泥配制C40混凝土，考慮到核心筒底板最大厚度達6.3 m，采用42.5R普通硅酸鹽水泥水化熱較高，而且從高性能混凝土的觀點出發，采用32.5R普通硅酸鹽水泥可以滿足強度要求，故采用32.5R普通硅酸鹽水泥。
　　2.3采用補償收縮混凝土技術
　　采用補償收縮混凝土是防止超規范裂縫出現的可行辦法之一。施工人員篩選出優質膨脹劑，并在摻量及膨脹條件上予以充分考慮，為取得良好的防裂效果創造了必要條件。
　　2.4增設構造鋼筋防裂抗裂
　　在混凝土側面增設φ12水平防裂鋼筋，使水平鋼筋間距不超過100 mm。該核心筒底板周長很大，其收縮值將十分明顯，因此僅靠混凝土本身抗裂是不夠的。實踐證明，在構造上適當增加防裂抗裂鋼筋，對防止裂縫的出現起到了不可忽視的作用。
　　2.5采取嚴格的養護措施
　　該工程采用了3項養護措施：混凝土表面收光后立即覆蓋一層塑料薄膜，以防止早期失水出現塑性裂縫；根據測溫結果，適時在塑料薄膜上覆蓋2～3層棉氈保溫，同時在混凝土中部設置冷卻水管降溫；在塑料薄膜下適時補水，以保證水泥和膨脹劑發揮補償收縮作用的充分條件。
　　3施工中注重的問題
　　3.1測溫點布置圖
　　測溫點布置的原則應使不同施工區段、不同標高處的混凝土溫升均能得到監控。該承臺混凝土的施工方案為自北向南一次連續澆筑，混凝土的初凝時間控制在8～10 h，采用4臺混凝土泵自北向南全斷面推進，混凝土供應量應保證在初凝時間內，使流淌距離達15～20 m的混凝土得以振搗密實并能及時覆蓋。
　　該工程測溫點布置采用“V”型布置，在混凝土斷面上布置3～5個溫度傳感器，即2.5 m厚處為3個溫度傳感器，5 m厚處為5個溫度傳感器，保證不同施工區段、不同標高處的混凝土溫升均可在顯示屏上得到反映，從而及時指導溫控工作。
　　3.2關于混凝土內部的最高溫升
　　影響混凝土內部最高溫升的主要因素：混凝土配合比中的水泥強度等級、品種和水泥用量；混凝土入模濕度；混凝土厚度；混凝土內部冷卻系統效率等。
　　取兩個具有代表性的點：A點靠承臺北側（2.5 m厚）一個點；B點為核心筒底板（5 m厚）上一個點。澆筑該承臺北側（A點）時的氣溫為36 ℃，混凝土入模溫度達29 ℃�；炷�土澆筑順序為從北向南連續澆筑，A點附近的混凝土最先完成澆筑，在較高入模溫度作用下，水泥加速水化放熱并在內部積聚，混凝土中心最高溫度達到72.8 ℃，而5 m厚B點處混凝土內部最高溫度只有72.1 ℃。這一現象與混凝土溫升規律相悖，究其原因在于泵送商品混凝土流動性較大（出機坍落度在220 mm以上），承臺較厚，混凝土澆筑過程中流淌距離長達15～20 m，因此在B點客觀上形成了分層澆筑，從而使水泥水化熱得以分層釋放，避免了溫峰迭加，使B點最高溫升得以降低。
　　3.3關于混凝土溫差控制
　　一般認為，大體積混凝土裂縫防治的關鍵在于控制混凝土溫差小于25 ℃，最大不得超過30 ℃。但對于厚度和體量均較大，而且采取一次性連續澆筑的混凝土結構而言，在混凝土溫升早期階段，這一限定可適當放寬，這樣不僅降低了施工和溫控難度，而且有利于增進混凝土（摻活性礦物摻合料）早期強度，提高混凝土自身抗裂能力。
　　該承臺2.5 m厚A點處混凝土澆筑后22～34 h期間，混凝土中心與表面溫差一度達到34.4 ℃，測溫結束后檢查該處混凝土均未出現裂縫。主要由于在混凝土澆筑早期升溫階段強度較低或呈塑性狀態，混凝土彈性模量很小，由變形變化引起的應力很小，溫度應力可忽略不計。但在混凝土降溫階段，溫差必須控制在30 ℃以內，而且降溫速率不能過快，否則很容易引發溫度收縮裂縫。該承臺2.5 m厚處降溫速率平均為1.5 ℃/d，5 m厚處降溫速率平均為1.39 ℃/d。實踐表明，養護溫度越高，摻用活性礦物摻合料的結構內部混凝土強度越高。因此，該承臺C40混凝土14 d強度應超過標準強度的80%，由溫差引起的收縮
　　
　　應力遠小于該齡期混凝土的抗拉強度，所以沒有出現溫度裂縫。
　　該承臺采用摻粉煤灰和膨脹劑的補償收縮混凝土，增設了水平抗裂鋼筋，從材料和構造角度提高了混凝土抗裂能力。同時采用分層澆筑，一次連續完成6 300 m3混凝土的整體澆筑施工。在施工和養護期間，對全場混凝土進行了溫度測控�；炷�土拆膜后，側面平整光滑，表面未出現任何有害裂縫。該承臺混凝土施工實踐證明：①采用“雙摻”、補償收縮技術和60 d甚至90 d齡期強度驗收，優選配合，盡可能減少水泥用量，可以最大程度地降低混凝土溫升，為混凝土防裂抗裂創造有利條件；②增設抗裂構造鋼筋，可有效減少混凝土表面裂縫；③混凝土施工采用分層澆筑，可延長水泥水化放熱時間，減緩混凝土降溫速率，減小溫度應力，有利于控制混凝土內部收縮裂縫；④混凝土表面及時充分補水養護是充分發揮膨脹劑效能，防止超規范裂縫出現的重要條件。
　　關于混凝土溫差控制一般認為，大體積混凝土裂縫防治的關鍵在于控制混凝土溫差小于25 ℃，最大不得超過30 ℃。但對于厚度和體量均較大，而且采取一次性連續澆筑的混凝土結構而言，在混凝土溫升早期階段，這一限定可適當放寬，這樣不僅降低了施工和溫控難度，而且有利于增進混凝土（摻活性礦物摻合料）早期強度，提高混凝土自身抗裂能力。
　　該承臺2.5 m厚A點處混凝土澆筑后22～34 h期間，混凝土中心與表面溫差一度達到34.4 ℃，測溫結束后檢查該處混凝土均未出現裂縫。主要由于在混凝土澆筑早期升溫階段強度較低或呈塑性狀態，混凝土彈性模量很小，由變形變化引起的應力很小，溫度應力可忽略不計。但在混凝土降溫階段，溫差必須控制在30 ℃以內，而且降溫速率不能過快，否則很容易引發溫度收縮裂縫。該承臺2.5 m厚處降溫速率平均為1.5 ℃/d，5 m厚處降溫速率平均為1.39 ℃/d。實踐表明，養護溫度越高，摻用活性礦物摻合料的結構內部混凝土強度越高。因此，該承臺C40混凝土14 d強度應超過標準強度的80%，由溫差引起的收縮應力遠小于該齡期混凝土的抗拉強度，所以沒有出現溫度裂縫。
　　4結束語
　　該承臺采用摻粉煤灰和膨脹劑的補償收縮混凝土，增設了水平抗裂鋼筋，從材料和構造角度提高了混凝土抗裂能力。同時采用分層澆筑，一次連續完成6 300 m3混凝土的整體澆筑施工。在施工和養護期間，對全場混凝土進行了溫度測控�；炷�土拆膜后，側面平整光滑，表面未出現任何有害裂縫。該承臺混凝土施工實踐證明：①采用“雙摻”、補償收縮技術和60 d甚至90 d齡期強度驗收，優選配合，盡可能減少水泥用量，可以最大程度地降低混凝土溫升，為混凝土防裂抗裂創造有利條件；②增設抗裂構造鋼筋，可有效減少混凝土表面裂縫；③混凝土施工采用分層澆筑，可延長水泥水化放熱時間，減緩混凝土降溫速率，減小溫度應力，有利于控制混凝土內部收縮裂縫；④混凝土表面及時充分補水養護是充分發揮膨脹劑效能，防止超規范裂縫出現的重要條件。
　　參考文獻：
　　1 張宏偉.大體積混凝土裂縫控制［J］.市政技術，2010（S1）
　　2 卓平立、孟憲麗.大體積設備基礎混凝土施工裂縫控制［J］.山西建筑，2008（31）

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