探討大體積混凝土基礎(chǔ)施工中存在的問題——裂縫

摘要：大體積混凝土基礎(chǔ)在建筑工程中的基礎(chǔ)運(yùn)用越來越多，本文結(jié)合大體積混凝土基礎(chǔ)施工問題—裂縫，分析裂縫產(chǎn)生的原因及其施工方法，并為確?；炷潦┕べ|(zhì)量而制定了一些相關(guān)措施。并介紹了大體積混凝土基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工中一系列溫控技術(shù)措施，其目的是防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫，為以后的大體積混凝土基礎(chǔ)施工提供有價(jià)值的技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞:大體積混凝土基礎(chǔ) 施工技術(shù) 溫度控制 裂縫 防止

我國民用的高層及超高層建筑和工業(yè)建筑發(fā)展十分迅速，超長超厚大體積混凝土基礎(chǔ)在工業(yè)與民用建筑中日趨擴(kuò)大和復(fù)雜。而如采用設(shè)置伸縮縫或后澆帶等傳統(tǒng)上一般的施工方法，垂直分塊、水平分層或跳倉澆筑都存在一些不足之處，延長了施工周期，增加了施工難度。更主要的是結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性、抗震性和整體性受到了影響。

1 大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的裂縫

由于水泥的水化作用，大體積混凝土基礎(chǔ)施工過程中產(chǎn)生放熱，大體積混凝土基礎(chǔ)自身具備一定的保溫功能，內(nèi)部溫升幅度往往大于外部溫升幅度，而內(nèi)外部降溫速度恰恰相反，所以，在混凝土硬化凝結(jié)過程中，混凝土各部分存在熱脹冷縮的現(xiàn)象，而且各部分之間相互制約，加之外界因素的影響，混凝土內(nèi)極易出現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)力。若混凝土的抗拉極限值無法適應(yīng)其溫度應(yīng)力的發(fā)展，裂縫就會(huì)產(chǎn)生。因此，當(dāng)前大部分施工企業(yè)亟待解決的問題就是如何控制這種裂縫。就目前的工程實(shí)踐情況來看，大部分施工企業(yè)尚不具備一套行之有效的裂縫控制辦法，尤其在工程條件復(fù)雜的情況下，裂縫問題更難解決。

2 大體積混凝土基礎(chǔ)產(chǎn)生裂縫的原因

2.1 在水泥水化過程中產(chǎn)生大量的熱量 大量的熱量在水泥水化過程中產(chǎn)生，混凝土及水泥用量與混凝土內(nèi)部的溫度有關(guān)，溫度應(yīng)力會(huì)隨混凝土結(jié)構(gòu)尺寸增大變得更高，引起裂縫的可能性也越大，裂縫在這種溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外的約束力時(shí)就會(huì)產(chǎn)生。

2.2 外界氣溫變化的影響 澆筑溫度在外界氣溫升高時(shí)也會(huì)升高。當(dāng)溫度快速下降，外層與內(nèi)部混凝土的溫度梯度會(huì)大大增加。從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫差，使大體積混凝土基礎(chǔ)出現(xiàn)裂縫。

2.3 內(nèi)外約束條件的影響 水泥在水化過程中產(chǎn)生的水化熱會(huì)提高混凝土內(nèi)部形成中心溫度，促進(jìn)其熱膨脹，混凝土表面極易出現(xiàn)拉應(yīng)力，而中心則較易出現(xiàn)壓應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土的鋼筋抗拉強(qiáng)度及其約束作用，就容易產(chǎn)生裂縫。

2.4 混凝土的收縮變形 混凝土的收縮變形包括混凝土的體積變形、干燥收縮、塑性變形和混凝土勻質(zhì)性的影響。混凝土中20%的水分是水泥硬化所必需的，80%的水分要蒸發(fā)。20%的吸附水隨著混凝土的繼續(xù)干燥而逸出，就會(huì)出現(xiàn)干燥收縮。中心比表面干燥得慢，因而在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。

3 大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的裂縫控制

往往由荷載作用和變形這兩種原因引起建筑物在使用期間和施工過程中產(chǎn)生裂縫，需從以下幾個(gè)方面采取措施控制裂縫開展。

3.1 防止大體積混凝土基礎(chǔ)表面裂縫 在施工過程中采用以下措施來避免大體積混凝土基礎(chǔ)出現(xiàn)表面裂縫：①限制水泥用量并采用低水化熱的水泥。從理論和實(shí)踐證明，每立方米混凝土中水泥用量及單位水泥的水化熱是混凝土內(nèi)部最高溫升的主要因素，減少水泥用量及選用水化熱低的水泥必須在滿足混凝土強(qiáng)度的前提下進(jìn)行，減少水泥用量可以采取摻用減水劑及摻入粉煤灰和沸石粉等措施來進(jìn)行，用于施工的水泥最好是不會(huì)產(chǎn)生過量水化熱的礦渣水泥。②降低混凝土成型時(shí)的溫度。降低混凝土成型時(shí)的溫度，就要降低混凝土拌合物出機(jī)溫度以及混凝土拌合物的溫度和混凝土拌合物澆筑及運(yùn)輸時(shí)的溫度增量，降低石子和水的溫度就是最有效的辦法。③提高混凝土表面溫度。為能使混凝土表面維持一定溫度，需采取一定的保溫保濕措施，以防止混凝土表面和內(nèi)部產(chǎn)生過大溫差而引起表面裂縫。例如：在模板外面掛草簾；采用永久性磚模；混凝土帶模養(yǎng)護(hù)；或鋪蓋黑色塑料薄膜加蓋草帶進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)。減少內(nèi)外溫差就是所有這些措施的目的。我國規(guī)范確定混凝土在溫差限值為25℃就不會(huì)產(chǎn)生表面裂縫，所以應(yīng)當(dāng)控制在這個(gè)范圍內(nèi)。

3.2 防止大體積混凝土基礎(chǔ)收縮裂縫 準(zhǔn)確計(jì)算溫度應(yīng)力及最大整澆長度，并以此判斷有無必要設(shè)置施工縫和后澆帶，從而有效避免大體積混凝土基礎(chǔ)出現(xiàn)收縮裂縫；同時(shí)推行一系列施工措施，確?；炷恋呐浜媳?、澆筑與振搗、混凝土的拌制與運(yùn)輸、新澆混凝土表面的處理與養(yǎng)護(hù)，大體積混凝土基礎(chǔ)后澆帶的處理以及基層處理等環(huán)節(jié)的施工活動(dòng)正常開展。

4 大體積混凝土基礎(chǔ)施工的裂縫控制技術(shù)措施

混凝土的剛度、強(qiáng)度、整體性、耐久性必須符合施工要求，而且大體積混凝土基礎(chǔ)還必須防止溫度變形裂縫病害進(jìn)一步蔓延，所以，筆者建議通過下列幾個(gè)方面加強(qiáng)控制工作：

4.1 材料要求及配合比 ①水泥：盡量減少水泥用量以降低水化熱，選用如礦渣水泥等水化熱低的水泥。②粗骨料：選用質(zhì)量符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土所用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》，5～40mm粒徑的碎石，其含泥量小于1%。③細(xì)骨料：選用質(zhì)量符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》規(guī)定，細(xì)度模數(shù)大于2.5的中砂（天然砂），其含泥量小于2%。④添加劑：各種外加劑和摻入料的質(zhì)量和應(yīng)用符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，摻入高效緩凝減水劑，如粉煤灰或沸石粉等。

4.2 大體積混凝土基礎(chǔ)拌制和運(yùn)輸 根據(jù)施工要求對(duì)大體積混凝土基礎(chǔ)的出機(jī)溫度進(jìn)行控制，正常情況下，大體積混凝土基礎(chǔ)為數(shù)千立方米到上萬立方米，降低石子和水的溫度就是最有效的辦法，如可用冰水在夏季施工時(shí)攪拌混凝土，骨料堆場應(yīng)設(shè)置涼棚，必要時(shí)向石子噴灑冷水降溫。另外還要在輸送或泵送時(shí)采取降溫措施，以控制混凝土澆筑入模溫度，以防止入模時(shí)溫度過高。如減少混凝土轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，盡量縮短混凝土從運(yùn)輸至澆筑成型完成的時(shí)間，在水平輸送管道上加鋪草袋噴水。

4.3 混凝土的施工 控制混凝土澆筑厚度，混凝土澆筑時(shí)符合規(guī)定的坍落度，使其厚度不超過振搗棒作用部分1.25倍的長度，根據(jù)薄層連續(xù)按澆筑順序澆筑，澆筑過程最好一氣呵成，如不得不中斷澆筑施工，應(yīng)最大限度的減少間歇時(shí)間，第二層混凝土在第一層混凝土初凝前澆筑完畢，同時(shí)盡可能采用振搗工藝，避免出現(xiàn)冷縫，在澆筑混凝土?xí)r做到合理分段分層進(jìn)行，提高混凝土的密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度，使混凝土沿高度均勻上升，拍打振實(shí)混凝土表面，以減少表面裂縫。

4.4 混凝土外蓄內(nèi)降綜合養(yǎng)護(hù)措施及測溫措施 布設(shè)測溫點(diǎn)要根據(jù)工程的平面形狀尺寸、厚度等不同情況，做到合理經(jīng)濟(jì)。從厚度上考慮底面、中心區(qū)和上表面，從平面上考慮中部區(qū)和邊角區(qū)，以全面反映混凝土各部位的溫度，繪出測溫點(diǎn)布置圖，在溫升階段測溫的時(shí)間間隔短些，降溫階段可以稍長一些，應(yīng)立即在每次測溫后匯總整理混凝土內(nèi)部溫度變化數(shù)值，及時(shí)提供給施工指揮部門，以指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

由于厚度較大的大體積混凝土基礎(chǔ)，單純的保溫保濕養(yǎng)護(hù)措施無法克服內(nèi)部散熱的困難，將使養(yǎng)護(hù)周期延長，并有可能造成混凝土內(nèi)部溫升過高，影響整個(gè)施工進(jìn)度，也超過混凝土內(nèi)外溫差限值要求而產(chǎn)生裂縫，因此埋設(shè)蛇形冷卻水管或者直線形冷卻水管在混凝土內(nèi)部，通循環(huán)冷卻水，從而促進(jìn)內(nèi)部更快的散熱，使混凝土內(nèi)外溫差維持在規(guī)定范圍以內(nèi)，確保大體積混凝土基礎(chǔ)內(nèi)外溫差不超過25℃，今兒避免溫差裂縫的發(fā)生。

4.5 混凝土的養(yǎng)護(hù)措施 可在大體積混凝土基礎(chǔ)的表面覆蓋一、二層塑料薄膜，用草簾覆蓋兩側(cè)，草簾之間要用迭縫，根據(jù)季節(jié)特點(diǎn)定時(shí)或定期灑水養(yǎng)護(hù)；待混凝土終凝后在上表面四周筑堤，灌20～30cm的水進(jìn)行為期15d的養(yǎng)護(hù)。

冬期施工要拆除模板時(shí)，首先要確?；炷帘砻鏈囟仍?℃以下；除了冬期施工以外的施工條件下，必須將混凝土表面與外界的溫差控制在15℃以內(nèi)再拆卸模板，拆掉模板后及時(shí)回填土，并且時(shí)刻關(guān)注氣候變化，以防混凝土表面溫度因突降的暴雨、寒潮等惡劣天氣的影響而發(fā)生急劇的變化，引發(fā)溫度裂縫。

5 結(jié)束語

大體積混凝土基礎(chǔ)工程的施工，由于水泥水化熱引起混凝土澆筑塊體內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化，導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫，這種現(xiàn)象并不少見，為保證大體積混凝土基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，必須控制混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度，混凝土塊體因水化熱引起的溫升，施工技術(shù)的關(guān)鍵問題是防止混凝土產(chǎn)生有害的溫度裂縫。成功的采取溫控施工技術(shù)，采取以防為主；從基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、配合比的設(shè)計(jì)、混凝土材料的選擇、澆筑及混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)、拌制運(yùn)輸及施工過程中混凝土澆筑塊體內(nèi)部的溫度和溫度應(yīng)力的監(jiān)測等各個(gè)環(huán)節(jié)都采用了一系列技術(shù)措施，為大體積混凝土基礎(chǔ)施工積累了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，并取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

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