淺談基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫控制

    論文關(guān)鍵詞：大體積混凝土 裂縫現(xiàn)象 控制措施

    論文摘要：在現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑中，大體積混凝土的工程規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)形式也越來越復(fù)雜，但常常出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象是大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中的一個(gè)重大研究課題。文章針對(duì)基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫控制進(jìn)行了探討。
　　基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫控制是建筑施工的一個(gè)難題，文章通過某辦公樓工程基礎(chǔ)混凝土澆筑實(shí)踐的分析，從原材料、混凝土配合比設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和施工養(yǎng)護(hù)措施等多方面對(duì)其進(jìn)行探討，同時(shí)提出一些經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，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(nèi)筒外剪超高層結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)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(zhì)量，嚴(yán)格控制超規(guī)范裂縫出現(xiàn)，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(shù)措施
　　2.1嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量
　　澆筑前所有原材料均按有關(guān)規(guī)范抽檢其質(zhì)量指標(biāo)。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(zhì)
　　
　　量，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正。
　　2.2按高性能混凝土確定配合比
　　該工程原設(shè)計(jì)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(dá)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(diǎn)出發(fā)，采用32.5R普通硅酸鹽水泥可以滿足強(qiáng)度要求，故采用32.5R普通硅酸鹽水泥。
　　2.3采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)
　　采用補(bǔ)償收縮混凝土是防止超規(guī)范裂縫出現(xiàn)的可行辦法之一。施工人員篩選出優(yōu)質(zhì)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(chuàng)造了必要條件。
　　2.4增設(shè)構(gòu)造鋼筋防裂抗裂
　　在混凝土側(cè)面增設(shè)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(zhǎng)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(shí)踐證明，在構(gòu)造上適當(dāng)增加防裂抗裂鋼筋，對(duì)防止裂縫的出現(xiàn)起到了不可忽視的作用。
　　2.5采取嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)措施
　　該工程采用了3項(xiàng)養(yǎng)護(hù)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(xiàn)塑性裂縫；根據(jù)測(cè)溫結(jié)果，適時(shí)在塑料薄膜上覆蓋2～3層棉氈保溫，同時(shí)在混凝土中部設(shè)置冷卻水管降溫；在塑料薄膜下適時(shí)補(bǔ)水，以保證水泥和膨脹劑發(fā)揮補(bǔ)償收縮作用的充分條件。
　　3施工中注重的問題
　　3.1測(cè)溫點(diǎn)布置圖
　　測(cè)溫點(diǎn)布置的原則應(yīng)使不同施工區(qū)段、不同標(biāo)高處的混凝土溫升均能得到監(jiān)控。該承臺(tái)混凝土的施工方案為自北向南一次連續(xù)澆筑，混凝土的初凝時(shí)間控制在8～10 h，采用4臺(tái)混凝土泵自北向南全斷面推進(jìn)，混凝土供應(yīng)量應(yīng)保證在初凝時(shí)間內(nèi)，使流淌距離達(dá)15～20 m的混凝土得以振搗密實(shí)并能及時(shí)覆蓋。
　　該工程測(cè)溫點(diǎn)布置采用“V”型布置，在混凝土斷面上布置3～5個(gè)溫度傳感器，即2.5 m厚處為3個(gè)溫度傳感器，5 m厚處為5個(gè)溫度傳感器，保證不同施工區(qū)段、不同標(biāo)高處的混凝土溫升均可在顯示屏上得到反映，從而及時(shí)指導(dǎo)溫控工作。
　　3.2關(guān)于混凝土內(nèi)部的最高溫升
　　影響混凝土內(nèi)部最高溫升的主要因素：混凝土配合比中的水泥強(qiáng)度等級(jí)、品種和水泥用量；混凝土入模濕度；混凝土厚度；混凝土內(nèi)部冷卻系統(tǒng)效率等。
　　取兩個(gè)具有代表性的點(diǎn)：A點(diǎn)靠承臺(tái)北側(cè)（2.5 m厚）一個(gè)點(diǎn)；B點(diǎn)為核心筒底板（5 m厚）上一個(gè)點(diǎn)。澆筑該承臺(tái)北側(cè)（A點(diǎn)）時(shí)的氣溫為36 ℃，混凝土入模溫度達(dá)29 ℃。混凝土澆筑順序?yàn)閺谋毕蚰线B續(xù)澆筑，A點(diǎn)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(nèi)部積聚，混凝土中心最高溫度達(dá)到72.8 ℃，而5 m厚B點(diǎn)處混凝土內(nèi)部最高溫度只有72.1 ℃。這一現(xiàn)象與混凝土溫升規(guī)律相悖，究其原因在于泵送商品混凝土流動(dòng)性較大（出機(jī)坍落度在220 mm以上），承臺(tái)較厚，混凝土澆筑過程中流淌距離長(zhǎng)達(dá)15～20 m，因此在B點(diǎn)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(diǎn)最高溫升得以降低。
　　3.3關(guān)于混凝土溫差控制
　　一般認(rèn)為，大體積混凝土裂縫防治的關(guān)鍵在于控制混凝土溫差小于25 ℃，最大不得超過30 ℃。但對(duì)于厚度和體量均較大，而且采取一次性連續(xù)澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)而言，在混凝土溫升早期階段，這一限定可適當(dāng)放寬，這樣不僅降低了施工和溫控難度，而且有利于增進(jìn)混凝土（摻活性礦物摻合料）早期強(qiáng)度，提高混凝土自身抗裂能力。
　　該承臺(tái)2.5 m厚A點(diǎn)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(dá)到34.4 ℃，測(cè)溫結(jié)束后檢查該處混凝土均未出現(xiàn)裂縫。主要由于在混凝土澆筑早期升溫階段強(qiáng)度較低或呈塑性狀態(tài)，混凝土彈性模量很小，由變形變化引起的應(yīng)力很小，溫度應(yīng)力可忽略不計(jì)。但在混凝土降溫階段，溫差必須控制在30 ℃以內(nèi)，而且降溫速率不能過快，否則很容易引發(fā)溫度收縮裂縫。該承臺(tái)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(shí)踐表明，養(yǎng)護(hù)溫度越高，摻用活性礦物摻合料的結(jié)構(gòu)內(nèi)部混凝土強(qiáng)度越高。因此，該承臺(tái)C40混凝土14 d強(qiáng)度應(yīng)超過標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的80%，由溫差引起的收縮
　　
　　應(yīng)力遠(yuǎn)小于該齡期混凝土的抗拉強(qiáng)度，所以沒有出現(xiàn)溫度裂縫。
　　該承臺(tái)采用摻粉煤灰和膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土，增設(shè)了水平抗裂鋼筋，從材料和構(gòu)造角度提高了混凝土抗裂能力。同時(shí)采用分層澆筑，一次連續(xù)完成6 300 m3混凝土的整體澆筑施工。在施工和養(yǎng)護(hù)期間，對(duì)全場(chǎng)混凝土進(jìn)行了溫度測(cè)控�；炷�土拆膜后，側(cè)面平整光滑，表面未出現(xiàn)任何有害裂縫。該承臺(tái)混凝土施工實(shí)踐證明：①采用“雙摻”、補(bǔ)償收縮技術(shù)和60 d甚至90 d齡期強(qiáng)度驗(yàn)收，優(yōu)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(chuàng)造有利條件；②增設(shè)抗裂構(gòu)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(zhǎng)水泥水化放熱時(shí)間，減緩混凝土降溫速率，減小溫度應(yīng)力，有利于控制混凝土內(nèi)部收縮裂縫；④混凝土表面及時(shí)充分補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)是充分發(fā)揮膨脹劑效能，防止超規(guī)范裂縫出現(xiàn)的重要條件。
　　關(guān)于混凝土溫差控制一般認(rèn)為，大體積混凝土裂縫防治的關(guān)鍵在于控制混凝土溫差小于25 ℃，最大不得超過30 ℃。但對(duì)于厚度和體量均較大，而且采取一次性連續(xù)澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)而言，在混凝土溫升早期階段，這一限定可適當(dāng)放寬，這樣不僅降低了施工和溫控難度，而且有利于增進(jìn)混凝土（摻活性礦物摻合料）早期強(qiáng)度，提高混凝土自身抗裂能力。
　　該承臺(tái)2.5 m厚A點(diǎn)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(dá)到34.4 ℃，測(cè)溫結(jié)束后檢查該處混凝土均未出現(xiàn)裂縫。主要由于在混凝土澆筑早期升溫階段強(qiáng)度較低或呈塑性狀態(tài)，混凝土彈性模量很小，由變形變化引起的應(yīng)力很小，溫度應(yīng)力可忽略不計(jì)。但在混凝土降溫階段，溫差必須控制在30 ℃以內(nèi)，而且降溫速率不能過快，否則很容易引發(fā)溫度收縮裂縫。該承臺(tái)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(shí)踐表明，養(yǎng)護(hù)溫度越高，摻用活性礦物摻合料的結(jié)構(gòu)內(nèi)部混凝土強(qiáng)度越高。因此，該承臺(tái)C40混凝土14 d強(qiáng)度應(yīng)超過標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的80%，由溫差引起的收縮應(yīng)力遠(yuǎn)小于該齡期混凝土的抗拉強(qiáng)度，所以沒有出現(xiàn)溫度裂縫。
　　4結(jié)束語
　　該承臺(tái)采用摻粉煤灰和膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土，增設(shè)了水平抗裂鋼筋，從材料和構(gòu)造角度提高了混凝土抗裂能力。同時(shí)采用分層澆筑，一次連續(xù)完成6 300 m3混凝土的整體澆筑施工。在施工和養(yǎng)護(hù)期間，對(duì)全場(chǎng)混凝土進(jìn)行了溫度測(cè)控�；炷�土拆膜后，側(cè)面平整光滑，表面未出現(xiàn)任何有害裂縫。該承臺(tái)混凝土施工實(shí)踐證明：①采用“雙摻”、補(bǔ)償收縮技術(shù)和60 d甚至90 d齡期強(qiáng)度驗(yàn)收，優(yōu)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(chuàng)造有利條件；②增設(shè)抗裂構(gòu)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(zhǎng)水泥水化放熱時(shí)間，減緩混凝土降溫速率，減小溫度應(yīng)力，有利于控制混凝土內(nèi)部收縮裂縫；④混凝土表面及時(shí)充分補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)是充分發(fā)揮膨脹劑效能，防止超規(guī)范裂縫出現(xiàn)的重要條件。
　　參考文獻(xiàn)：
　　1 張宏偉.大體積混凝土裂縫控制［J］.市政技術(shù)，2010（S1）
　　2 卓平立、孟憲麗.大體積設(shè)備基礎(chǔ)混凝土施工裂縫控制［J］.山西建筑，2008（31）

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