大體積混凝土裂縫的防止和預(yù)控

　　1　工程概況及特點(diǎn)
　　常州市天豪大廈工程由常州德禾置業(yè)有限公司建設(shè)；上海廣聯(lián)建設(shè)發(fā)展有限公司出具的《天豪大廈工程巖土工程勘察報(bào)告》；常州市規(guī)劃設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，江蘇東方建設(shè)項(xiàng)目管理咨詢有限公司監(jiān)理，南通萬通建設(shè)工程有限公司承建。本工程地下室2層，地上33層，為框架剪支墻結(jié)構(gòu)體系，其基礎(chǔ)筏板厚度1.8m為大體積混凝土，設(shè)計(jì)采用C45P8預(yù)拌混凝土澆筑，根據(jù)后澆帶的劃分，整個(gè)筏板分四塊進(jìn)行澆筑，每塊混凝土體積約3500m³。
　　2　簡(jiǎn)析——大體積混凝土開裂及危害
　　首先，應(yīng)控制出現(xiàn)在混凝土升溫階段的表面裂縫。大體積混凝土在硬化期間的水泥水化過程，會(huì)釋放大量的水化熱，使混凝土中心及中部區(qū)域產(chǎn)生很高的溫度而混凝土表面和邊界受氣溫影響，溫度較低，這樣形成較大的內(nèi)外溫差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)溫度超過一定的限度，其產(chǎn)生的溫度應(yīng)力極易使新澆筑混凝土產(chǎn)生裂縫。
　　其次，應(yīng)控制出現(xiàn)在混凝土降溫階段的收縮裂縫。當(dāng)混凝土降溫時(shí)，混凝土由于逐漸散熱而產(chǎn)生收縮，再加上混凝土硬化過程中，由于混凝土內(nèi)部拌合水的水化和蒸發(fā)，以及膠質(zhì)體的膠凝等作用，促進(jìn)了混凝土的收縮。這兩種收縮在進(jìn)行時(shí)由于受到結(jié)構(gòu)本身的約束，以致產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力(拉應(yīng)力)，當(dāng)這種收縮應(yīng)力超過一定的限度，其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力就會(huì)在新澆筑混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫造成結(jié)構(gòu)上和防水上的危害。
　　當(dāng)大體積混凝土出現(xiàn)有害裂縫時(shí)，其整體性、耐久性和承載力會(huì)受到影響，甚至危害上部工程的使用功能。嚴(yán)重時(shí)大樓會(huì)出現(xiàn)沉降不均、開裂、傾斜，波及到房屋的使用壽命、安全性。
　　3　溫控與防裂
　　根據(jù)《塊體基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)規(guī)程》YBJ224-91規(guī)定，大體積混凝土工程施工前，應(yīng)對(duì)施工階段大體積混凝土澆筑塊體的溫度進(jìn)行驗(yàn)算，確定施工階段大體積混凝土澆筑塊體的升溫峰值、里外溫差及降溫速度的控制指標(biāo)，制定溫控施工的技術(shù)措施。
　　溫控目的：通過溫控施工技術(shù)措施的落實(shí)，結(jié)合大體積混凝土施工用料及工藝要求，做到大體積混凝土工程施工技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量、防止有害裂縫、特別是貫穿裂縫的產(chǎn)生，混凝土表面溫度裂縫寬度應(yīng)小于設(shè)計(jì)、規(guī)范要求。
　　4　大體積混凝土用料質(zhì)量控制
　　采用商品混凝土，防止出現(xiàn)冷縫和凍脹破壞，并結(jié)合溫差和降溫收縮控制等，控制如下。
　　(1)所用材料必須符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
　　(2)水泥選用低熱的水泥品種。
　　(3)摻加I級(jí)粉煤灰，摻加抗裂纖維0.9kg／m³外加劑。
　　(4)粗細(xì)骨料的選擇。
　　①采用2.5mm～31.5mm連續(xù)級(jí)配碎石以減少每立方米的用水量，即可在相同水灰比情況下減少每立方米混凝土的用水量和水泥用量。
　?、诓捎弥猩耙詼p少每立方米混凝土的用水量和水泥用量。
　?、劭刂粕啊⑹暮嗔?，石子含泥量控制在0.5％之內(nèi)，吸水率不大于1％，所含泥土不得呈塊狀或包裹石子表面，砂的含泥量控制在1％以內(nèi)，以免增加混凝土收縮及降低混凝土的抗拉強(qiáng)度。
　　(5)采用良好可泵性混凝土配合比，混凝土坍落度根據(jù)泵送要求設(shè)計(jì)為160±20mm，混凝土初凝時(shí)間根據(jù)預(yù)拌場(chǎng)區(qū)至施工現(xiàn)場(chǎng)的路程及出料設(shè)計(jì)為6h。
　　(6)控制混凝土澆筑溫度。
　　混凝土從出料后，經(jīng)攪拌車運(yùn)輸，卸料、泵送、下料、振搗等工序后的混凝土溫度稱澆筑溫度，即入模溫度。
　　5　大體積混凝土施工工藝控制
　　根據(jù)工程情況，采取如下措施。
　　(1)混凝土均采用預(yù)拌混凝土泵送人模。
　　(2)泵送預(yù)拌混凝土流動(dòng)性大，施工采用“分段定點(diǎn)，一個(gè)坡度，薄層澆筑，循序推進(jìn)，一次到頂”的斜面澆筑方法，以便縮小混凝土暴露面積，加大澆筑面積及加大澆注強(qiáng)度(確保每小時(shí)混凝土供應(yīng)量每臺(tái)泵不小于50m³)措施以利縮短澆筑時(shí)間。
　　(3)混凝土振搗時(shí)，根據(jù)筏板厚度設(shè)為5層攤鋪，每層的攤鋪厚度為360mm。
　　(4)采用一臺(tái)汽車泵(45M臂長(zhǎng))和一臺(tái)座泵共內(nèi)作業(yè)，使?jié)仓驶⌒蜗蚯斑M(jìn)行，以便混凝土泌水隨混凝土澆筑流向兩側(cè)，用軟水軸泵及時(shí)排除泌水。
　　(5)混凝土表面處理：澆筑后4小時(shí)左右用長(zhǎng)括尺按標(biāo)高刮平，然后在混凝土初凝前人工找平抹壓一次，隨即打磨機(jī)進(jìn)行全面打磨，人工表面收抹拉毛，閉合混凝土早期可能的收縮裂縫。
　　(6)混凝土養(yǎng)護(hù)措施。
　?、倩炷两K凝后立即養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間混凝土表面保護(hù)濕潤(rùn)。
　　②采用表面覆蓋保溫保濕養(yǎng)護(hù)方法，維持混凝土表面溫升和降低表面溫度降低速度，避免混凝土表面裂縫和收縮裂縫。
　　③進(jìn)行溫控施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與試驗(yàn)。
　　6　大體積混凝土溫度、保溫層的測(cè)算
　　(1)溫度測(cè)算。
　　施工期間平均氣溫通過實(shí)測(cè)－8m左右基坑平均溫度為Ta=7℃?；炷寥肽囟葘?shí)測(cè)平均值為，T=16℃。
　　配合比：C45P8，P.042.5級(jí)水泥用量m=421kg／m³，每kg水泥水化熱量Q=461J／kg，混凝土的比熱容C取0.96Kj／kg·K，混凝土的質(zhì)量密度p=2400kg／m3，則混凝土中心最終溫升值：
　　Tmax=m·Q／C·p=421×461／0.96×2400=84.2℃。
　　考慮到混凝土絕熱溫升與筏板的厚度(H=1.8m)和不同齡期的關(guān)系，混凝土中心溫度應(yīng)該為：
　　T=T+T·ξ
　　(2)保溫層測(cè)算
　　混凝土表面保溫保證溫度：
　　T=T－△Tmax=52.5-25=27.5℃
　　保溫層厚度(棉布、麻袋)：
　　δ=0.5Hλ(T-Ta)·K／λ·△Tmax
　　其中λ1=0.13W／m·K，為棉布、麻袋導(dǎo)熱系數(shù)，K為導(dǎo)熱修正系數(shù)，取K=1.5。
　　λ=2.3W／m·K，為混凝土導(dǎo)熱系數(shù)；
　　當(dāng)H=1.8m時(shí)，
　　δ=0.5×1.8×0.13×(27.5-7)×1.5／2.3×25=0.06m=6cm。
　　7　養(yǎng)護(hù)措施
　　養(yǎng)護(hù)目的是保持混凝土水化需要的溫濕度，本工程保濕養(yǎng)護(hù)選用塑料布一層直接覆蓋，保溫養(yǎng)護(hù)選用麻袋二層(約5cm)，再采用棉布進(jìn)行不透風(fēng)保護(hù)，保溫養(yǎng)護(hù)是大體積混凝土施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過保溫養(yǎng)護(hù)可降低大體積澆筑塊體的里外溫差，以降低混凝土塊體的約束應(yīng)力，其次可降低混凝土降溫速度，充分發(fā)揮利用混凝土抗拉強(qiáng)度，以提高混凝土塊體承受外約束應(yīng)力時(shí)的抗裂能力，達(dá)到防止或控制溫度裂縫的目的；同時(shí)，在養(yǎng)護(hù)過程中保持良好濕度和防風(fēng)條件，使混凝土在良好的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)。
　　8　溫控現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)
　　8.1監(jiān)測(cè)內(nèi)容
　　出機(jī)溫度、入模溫度、澆筑溫度、混凝土塊體升降溫、里外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度。
　　8.2監(jiān)測(cè)儀表及測(cè)溫元件
　　根據(jù)《塊體基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)規(guī)程》YBJ224-91規(guī)定，測(cè)溫元件測(cè)溫誤差應(yīng)不大于0.3℃，并應(yīng)做好防護(hù)防水處理，溫度記錄誤差應(yīng)不大于±1.0℃。測(cè)溫元件安裝前，必須經(jīng)過浸水24h后進(jìn)行篩選。測(cè)溫采用銅一康銅熱偶作溫度測(cè)試的傳感器，二次儀表采用DR090L數(shù)字溫度巡回檢測(cè)儀。
　　8.3測(cè)溫元件安裝及保護(hù)
　　(1)測(cè)溫元件安裝位置應(yīng)準(zhǔn)確，固定牢固，并與結(jié)構(gòu)鋼筋及固定金屬體絕熱。
　　(2)測(cè)溫元件的引出線應(yīng)集中布置，并加以保護(hù)。
　　(3)混凝土澆筑過程中，下料時(shí)不得直接沖擊測(cè)溫元件及其引出線，振搗時(shí)，振搗器不得觸及測(cè)溫元件及其引出線。
　　8.4測(cè)溫點(diǎn)布置
　　(1)測(cè)溫點(diǎn)布置原則。
　　測(cè)溫點(diǎn)布置具有代表性，能全面反映大體積混凝土各部位的溫度，考慮大體積混凝土全斷面包括中心和上表面、下表面；全平面包括中部和邊角區(qū)。
　　(2)測(cè)溫點(diǎn)布置。
　　考慮對(duì)稱性，在筏板上布置10個(gè)平面點(diǎn)，豎向3個(gè)層次，包括混凝土模板溫度點(diǎn)，表面溫度點(diǎn)、環(huán)境溫度點(diǎn)。
　　8.5溫度監(jiān)測(cè)制度
　　混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)期間，每一小時(shí)測(cè)讀一次，每1天作一次溫度分析比較。6、溫控指標(biāo)。
　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求及規(guī)范要求制定如下溫控指標(biāo)：
　　(1)混凝土的內(nèi)外溫差△Tmax≤25℃，超過22℃時(shí)報(bào)警。
　　(2)混凝土平均降溫速度V≤3℃，超過1.5℃時(shí)報(bào)警。
　　(3)混凝土澆筑溫度≥28℃規(guī)范要求時(shí)，嚴(yán)格檢查發(fā)生的原因，如發(fā)生異常原因?qū)こ藤|(zhì)量有影響的堅(jiān)決制止用人本工程，同時(shí)對(duì)入模溫度較高的混凝土必須加強(qiáng)部位溫度監(jiān)控，包括溫升速度及觀察保溫效果。
　　9　信息化監(jiān)控實(shí)施步驟及其結(jié)果
　　(1)混凝土終凝后，立即采用塑料布進(jìn)行密封鋪蓋作防濕養(yǎng)護(hù)，上面覆蓋二層麻袋作保溫養(yǎng)護(hù)，相互搭接確保不露出混凝土面，再在上面覆蓋一層土工棉布作防風(fēng)養(yǎng)護(hù)。
　　(2)后續(xù)施工諸如放線、柱體對(duì)焊鋼筋必須揭開保溫層時(shí)，局部進(jìn)行完工一塊覆蓋一塊。
　　(3)準(zhǔn)備充足的保溫材料，以防止大體積混凝土實(shí)際內(nèi)表溫差、降溫、溫升超出指標(biāo)，根據(jù)測(cè)溫信息，一旦報(bào)警立即加蓋，并嚴(yán)密監(jiān)控。
　　(4)待混凝土表層溫度與環(huán)境平均溫差小于10℃時(shí)撤消保溫養(yǎng)護(hù)層。
　　(5)每天對(duì)溫度變化信息作一次全面分析，根據(jù)結(jié)果采取相應(yīng)的措施，確保方案的實(shí)施。
　　(6)通過監(jiān)測(cè)的結(jié)果顯示，發(fā)現(xiàn)筏板混凝土中心的最高溫度達(dá)到59.4℃(D測(cè)點(diǎn)部位)，超過了理論計(jì)算的結(jié)果，當(dāng)其內(nèi)外溫差值達(dá)到22℃時(shí)立即報(bào)警，我們根據(jù)預(yù)案迅速采取措施加強(qiáng)了覆蓋，當(dāng)溫差值達(dá)24.6℃時(shí)，不再上升，這時(shí)混凝土表面溫度為36.6℃；另外還發(fā)現(xiàn)日降溫超過3℃現(xiàn)象，通過分析研究，被日曬部位溫度變化較大之緣故，我們?cè)谌諘癫课辉偌由w一層塑料布后，日降溫始終控制在2.8℃以下，所有指標(biāo)完全達(dá)到了預(yù)控目標(biāo)。經(jīng)過早期的養(yǎng)護(hù)、溫控監(jiān)測(cè)和自檢，基礎(chǔ)筏板并未出現(xiàn)有害裂縫；經(jīng)主管部門、業(yè)主方、監(jiān)理方的聯(lián)合檢測(cè)與檢查，本工程大體積混凝土內(nèi)實(shí)外光，質(zhì)量良好，達(dá)到了信息化施工的目的。
　　10　結(jié)語
　　大體積混凝土裂縫的防止和預(yù)控是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程管理，關(guān)系到工程的全面質(zhì)量管理，從施工方案的確定，到機(jī)械設(shè)備的管理，原材料質(zhì)量控制，混凝土攪拌、運(yùn)輸、泵送澆筑，養(yǎng)護(hù)及鋼筋工程、棱板工程等，尤其是溫控施工技術(shù)的全面有效實(shí)施，每個(gè)環(huán)節(jié)，都必須認(rèn)真細(xì)致地進(jìn)行規(guī)范化實(shí)施，通過對(duì)天豪大廈基礎(chǔ)筏板大體積混凝土裂縫的防止和預(yù)控，我們認(rèn)為，在常規(guī)施工和蓄熱養(yǎng)護(hù)情況下完全能控制和防止大體積混凝土的溫度裂