淺談大體積混凝土工程施工及防止產(chǎn)生裂縫的措施

吳鴻濤

廈門基業(yè)衡信咨詢有限公司（361000）

淺談大體積混凝土工程施工及防止產(chǎn)生裂縫的措施

吳鴻濤

廈門基業(yè)衡信咨詢有限公司（361000）

隨著城市的不斷發(fā)展，地上空間已經(jīng)無法滿足人們的需求，人們開始加大對(duì)地下空間的開發(fā)，因此地下室在整個(gè)建筑工程項(xiàng)目中的比重越來越大，而地下室結(jié)構(gòu)往往都是超大混凝土工程，超大混凝土澆筑成為地下室工程的一項(xiàng)難點(diǎn)，如果處理不好將造成整個(gè)地下室滲漏。這里以某建筑項(xiàng)目為例，分析了超長(zhǎng)大體積底板混凝土的澆筑過程以及防止混凝土產(chǎn)生裂縫的措施。

大體積混凝土；選材；澆筑；措施

1 項(xiàng)目概況

1.1 工程概況

某工程總建筑面積374 690.15 m2，總用地面積48 952.71 m2。該工程為框架-筒體結(jié)構(gòu)體系，地下3層，地上48層，由2號(hào)、3號(hào)兩座塔樓，5層商業(yè)裙房，一個(gè)能容納1 414人的劇場(chǎng)以及三層地下室組成,兩棟超高層辦公建筑分居基地兩側(cè)，裙樓前面形成集中廣場(chǎng)。兩座塔樓建筑高度212.3 m，均為48層，底層占地面積20 179.14 m2；裙房建筑高度26.8 m，6層；劇場(chǎng)建筑高度34.35 m，5層。地上建筑面積260 772.45 m2，地下建筑面積113 917.70 m2。本工程抗震設(shè)防烈度為7度，安全等級(jí)為二級(jí)，2號(hào)、3號(hào)塔樓框剪為一級(jí)，筒體為特一級(jí)，裙樓、劇場(chǎng)剪力墻為一級(jí)，框架為二級(jí)。地下室主樓范圍內(nèi)地下一層同主樓，主樓范圍外地下三層均為三級(jí)，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí),抗震設(shè)防類別為乙類，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理使用年限50年。

1.2 基礎(chǔ)底板設(shè)計(jì)概況

地下室及車道外墻、底板、底板梁、承臺(tái)以及水池底板、池壁采用密實(shí)抗?jié)B防水混凝土C30，抗?jié)B等級(jí)S8；地下負(fù)三層底板寬186 m,長(zhǎng)236 m，厚度600 mm；承臺(tái)高度有1200 mm、2 000 mm、4 500 mm(局部有電梯基坑的為6 250 mm）。

1.3 底板混凝土設(shè)計(jì)要求及原材料選擇

水泥:P.S42.5；外加劑:緩凝型高效減水劑；粉煤灰:Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)；砂:中河砂，含泥量≤3%；抗裂纖維:約6 kg/m3;碎石：5～25 mm連續(xù)級(jí)配，含泥量≤1%。坍落度控制在140～170 mm,緩凝時(shí)間控制在7～8 h。設(shè)計(jì)要求膨脹劑的品種及摻量要經(jīng)過業(yè)主、監(jiān)理和設(shè)計(jì)方的認(rèn)可。

1.4 底板施工段的劃分

底板設(shè)計(jì)有縱向4條后澆帶,橫向5條后澆帶，劃分為25塊底板及2座塔樓底板，共27塊施工區(qū)域，因此底板以后澆帶為界分為27段施工，底板施工段的劃分參見圖1。

圖1 施工劃分圖

2 大體積混凝土澆筑

2.1 混凝土澆筑前的準(zhǔn)備工作

1）墻、柱插筋位置和底板標(biāo)高的控制

墻、柱插筋位置的控制:為了保證墻、柱插筋位置絕對(duì)準(zhǔn)確，要把墻、柱邊線用紅油漆標(biāo)注在底板的鋼筋上，柱根部必須有一道定位箍筋、墻根部必須有一道定位水平筋和底板鋼筋焊接牢固。柱鋼筋上部至少綁扎兩道固定箍筋，墻鋼筋上部至少綁扎兩道水平固定筋。在澆筑混凝土過程中，測(cè)量工和護(hù)筋人員要隨時(shí)檢查墻、柱插筋位置，確保萬無一失。

底板標(biāo)高的控制:在墻、柱插筋上用紅油漆標(biāo)注+1.0 m線，拉線控制，刮扛找平標(biāo)高，找平過程中隨時(shí)用水平儀進(jìn)行復(fù)測(cè)，嚴(yán)格控制板面標(biāo)高。

2）底板鋼筋內(nèi)必須徹底清理干凈,不得有渣土、雜物及積水。

3）澆筑之前，先用與混凝土成分相同的砂漿濕潤泵管，此部分砂漿應(yīng)及時(shí)搗平。

4）現(xiàn)場(chǎng)備用一部分減水劑（或泵送劑），當(dāng)混凝土坍落度達(dá)不到要求時(shí)，可以加摻適量外加劑的水泥漿，經(jīng)攪拌車攪拌后，再進(jìn)行澆筑，現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁直接加水。

5）混凝土澆筑前應(yīng)組織足夠數(shù)量的塑料膜和草袋等進(jìn)場(chǎng)。

6）在混凝土澆筑前，事先與供電局取得聯(lián)系，若有供電不穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備足夠容量、功率的發(fā)電機(jī)以備停電時(shí)應(yīng)急，保證混凝土施工的連續(xù)性。

7）特殊氣候條件下的施工技術(shù)措施

①雨天施工技術(shù)措施:雨天不宜澆筑混凝土，澆筑混凝土前應(yīng)與氣部門做好聯(lián)系，盡可能避免在大暴雨天內(nèi)澆搗混凝土。如果澆搗混凝土?xí)r下雨，應(yīng)隨雨量大小，隨時(shí)測(cè)定砂石含水量，調(diào)整配合比?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)準(zhǔn)備足夠的防雨應(yīng)急材料（如油布、塑料薄膜），在振搗密實(shí)的同時(shí)鋪設(shè)覆蓋材料（如油布、塑料薄膜），盡量避免混凝土遭受雨水沖刷，以保證混凝土質(zhì)量。做好施工現(xiàn)場(chǎng)的排水和四周的清理工作，防止積水和淤泥。如在施工過程中突遇大暴雨，應(yīng)做好人員配置，加強(qiáng)施工管理力量。確實(shí)無法施工時(shí)，應(yīng)及時(shí)在結(jié)構(gòu)合理部位留設(shè)施工縫，并盡快中止混凝土澆筑。對(duì)已澆筑還未硬化的混凝土應(yīng)立即進(jìn)行封蓋，嚴(yán)禁雨水直接沖刷新澆筑的混凝土。

②炎熱天氣施工技術(shù)措施:澆搗混凝土前應(yīng)與氣象部門做好聯(lián)系，盡可能避免在高溫、炎熱天氣澆搗混凝土。如需澆筑,采用搭設(shè)遮陽降溫棚、灑水、拌冰屑等降低混凝土原材料溫度。混凝土的入模溫度控制在30℃以下，混凝土澆筑后,及時(shí)進(jìn)行保濕、保溫養(yǎng)護(hù)。

③大風(fēng)天氣施工技術(shù)措施:在作業(yè)面采取擋風(fēng)措施，并增加混凝土表面的抹壓次數(shù)，及時(shí)覆蓋塑料薄膜和保溫材料。根據(jù)氣候、氣溫情況合理組織內(nèi)外交叉作業(yè)，特別連續(xù)澆搗混凝土前應(yīng)收聽氣象預(yù)報(bào)，及時(shí)與氣象臺(tái)聯(lián)系，安排好施工生產(chǎn)。

工地要有良好的排水系統(tǒng)，備足水泵、薄膜，草包等材料，以防氣候突然變化。

2.2 混凝土澆筑

2.2.1 泵管的布置及混凝土泵送

泵管的布置原則:宜直，轉(zhuǎn)彎緩，管線短，接頭嚴(yán)和管架牢固。水平配管接頭處設(shè)馬凳，轉(zhuǎn)彎處必須設(shè)井字形支架?；炷猎诒盟鸵郧埃瑧?yīng)先泵水，然后泵送水泥漿或水泥砂漿,使管壁處于充分滑潤狀態(tài)。

2.2.2 混凝土的澆筑及振搗

1）澆筑方法:澆筑時(shí)采用推移式連續(xù)澆筑施工的方法。振搗時(shí)做到快插慢撥，插點(diǎn)有序，無漏振，也不過振?；炷练謱訚矒v示意圖如圖2所示。

圖2 混凝土分層澆搗示意圖

2）澆筑流向和澆筑寬度

澆筑流向:根據(jù)泵的固定位置，從短邊向長(zhǎng)邊、由遠(yuǎn)到近的原則。

混凝土澆筑搭接時(shí)間:根據(jù)泵車用量、運(yùn)輸車輛數(shù)、運(yùn)距、外加劑種類、混凝土坍落度、氣溫、混凝土初凝時(shí)間等參數(shù)，計(jì)算出混凝土的澆筑搭接時(shí)間為3 h，澆筑寬度約為3.2 m。

3）混凝土的振搗:振搗是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，一定要嚴(yán)格按操作規(guī)程操作，做到快插慢撥?？觳迨菫榱朔乐股蠈踊炷琳駥?shí)后下層混凝土內(nèi)氣泡無法排出，慢撥是為了能使混凝土能填滿棒所造成的空洞。在振搗過程中，振搗棒略上下抽動(dòng)，使混凝土振搗密實(shí)。插點(diǎn)要均勻，插點(diǎn)之間距離一般控制在50 cm左右。離開模板距離不大于25 cm，采用單一的行列形式，不要與交錯(cuò)式混用，以免漏振。振搗時(shí)間要掌握好，不要過長(zhǎng)，也不要過短，一般控制在20～30 s，宜在混凝土表面泛漿，不出現(xiàn)氣泡，混凝土不再下沉為止。在振搗過程中，不得觸及鋼筋、模板，以免其發(fā)生移位，出現(xiàn)跑?，F(xiàn)象。振搗上層混凝土?xí)r，振搗棒插入下層混凝土約50 mm，以消除上下層之間冷縫，確?；炷临|(zhì)量。

根據(jù)混凝土泵送時(shí)自然形成的坡度，在每個(gè)澆筑帶的前后、中部布置三道振動(dòng)器，主要通過混凝土的振動(dòng)流淌達(dá)到均勻的鋪坍的要求。振動(dòng)器的振搗要做到快插慢拔。快插是為了防止將表面混凝土振實(shí)而與下面混凝土發(fā)生分層、離析現(xiàn)象，慢拔是為了使混凝土填滿振動(dòng)棒抽出時(shí)所造成空洞。

4）泌水處理

大體積混凝土澆筑過程中產(chǎn)生泌水，澆筑過程中，及時(shí)把積水排到后澆帶積水坑內(nèi)，然后用軟軸泵將水抽出。

2.3 后澆帶處理

底板設(shè)有縱、橫向的后澆帶。由于底板鋼筋數(shù)量較多，后澆帶處加設(shè)有加強(qiáng)筋和鋼板止水帶，因此采用兩層鋼板網(wǎng)進(jìn)行封堵，一層網(wǎng)片為1 mm×1 mm密網(wǎng)，另一層為30 mm×30 mm粗網(wǎng)，這樣施工方便，且效果好。

1）禁止外界水侵入，及時(shí)排除后澆帶內(nèi)的積水

用潛水泵排除后澆帶內(nèi)的積水。位于后澆帶處的外墻用10 mm厚預(yù)制板封堵，與地下室外墻防水連成一體形成一個(gè)封閉的防水體系。

2）防止雜物落入后澆帶內(nèi)

為了防止雜物落入后澆帶內(nèi)，在后澆帶上通長(zhǎng)鋪竹膠板并加固好，可有效地防止雜物落入。澆筑好的混凝土對(duì)竹膠板有保護(hù)作用。

3）后澆帶處的清理

為保證后澆帶混凝土與原有混凝土之間的黏結(jié)，后澆帶處的松散混凝土或浮漿要徹底剔鑿掉,鋼筋表面也要用鋼刷把浮漿清除，底部雜物垃圾要清掃干凈，施工縫處混凝土澆筑之前要澆水濕潤，以保證接縫處的混凝土質(zhì)量。

3 防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的措施

3.1 大體積混凝土裂縫的原因

從材料方面看，水泥水化是放熱過程，根據(jù)水泥品種的不同，其7 d水化熱為300～400 kJ/kg。在絕熱情況下，混凝土內(nèi)部溫度可達(dá)70℃。水泥的水化熱大部集中在前7 d釋放。在自然環(huán)境下，由于存在發(fā)熱和散熱兩種因素，混凝土的內(nèi)部溫度一般在2～4 d達(dá)到最高，然后逐步降溫，這樣就會(huì)產(chǎn)生冷縮，相應(yīng)地就會(huì)產(chǎn)生較大的收縮拉應(yīng)力。另一方面，大體積的散熱較慢，這樣內(nèi)外就會(huì)出現(xiàn)很大的溫差，從而在內(nèi)部產(chǎn)生溫差應(yīng)力。這就是大體積混凝土開裂的主要原因。

3.2 防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫采取的措施

本工程底板面積較大，為防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫，控制混凝土內(nèi)部溫度與外界溫度之差不大于25℃,所以針對(duì)本工程底板大體積混凝土的特點(diǎn)特采取以下一些技術(shù)措施:

1）經(jīng)設(shè)計(jì)同意，根據(jù)混凝土60 d強(qiáng)度設(shè)計(jì)配合比，有效減少水泥用量，降低水化熱，以確?；炷羶?nèi)外溫差滿足規(guī)范要求。

2）嚴(yán)格按配合比施工，所有商品混凝土必須使用同一品種、同一標(biāo)號(hào)的水泥；外加劑和摻和料也要使用同一品牌、同一摻量；砂、石料也要盡量統(tǒng)一。攪拌站應(yīng)根據(jù)進(jìn)度安排情況儲(chǔ)存足夠的砂石原材，砂石原材堆放處應(yīng)作遮陽處理，以降低混凝土的出罐溫度。

3）選擇良好級(jí)配的骨料，嚴(yán)格控制砂、石含泥量，砂、石含泥量超標(biāo)的禁止使用。

4）在大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)中，摻用取代水泥用量15%的粉煤灰，從而減少水泥用量，降低水化熱，改善混凝土的和易性。

5）混凝土采用斜面分層的澆筑方法，并采取遮陽措施，減少陽光照射，降低混凝土的溫升值，縮小混凝土的內(nèi)外溫差及溫度應(yīng)力。

6）嚴(yán)格控制混凝土的坍落度。在混凝土初凝之前，進(jìn)行二次振搗，以增加混凝土的密實(shí)度，提高混凝土的抗裂性能，減少混凝土的表面裂縫。

7）及時(shí)排除混凝土振搗過程中產(chǎn)生的泌水，消除泌水對(duì)混凝土層間黏結(jié)能力的影響，提高混凝土的密實(shí)度及抗裂性能。

8）混凝土的表面處理。由于泵送混凝土表面的水泥漿較厚，在混凝土澆到頂面后，應(yīng)及時(shí)把水泥漿趕跑，或用平板振搗器振搗。澆筑2～3 h后，初步按標(biāo)高刮平，用木抹子反復(fù)（至少3次）搓平壓實(shí)，并在初凝前進(jìn)行二次抹壓，使混凝土在硬化過程初期產(chǎn)生的收縮裂縫在塑性階段就予以封閉填補(bǔ)，以控制混凝土表面龜裂。

9）降低混凝土的出機(jī)溫度和澆搗溫度?；炷翑嚢枵疽刂坪没炷恋某鰴C(jī)溫度（≤30℃），混凝土的出機(jī)溫度通常用降水溫來控制，水溫達(dá)不到要求時(shí)就需加入冰塊?；炷翑嚢枵旧啊⑹褕?chǎng)要設(shè)有遮陽棚，以降低骨料的溫度。

10）混凝土的養(yǎng)護(hù)?；炷帘砻娓采w一層塑料薄膜和二層草袋子進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，塑料薄膜和草墊要覆蓋嚴(yán)實(shí)，以防混凝土暴露，這樣能有效地保持混凝土表面的水分和溫度，使混凝土始終處于保溫養(yǎng)護(hù)中，從而控制混凝土內(nèi)外溫差小于25℃，防止混凝土內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生。外墻和內(nèi)墻、柱鋼筋間因不好蓋塑料布，應(yīng)蓋兩層潮濕草袋，特別注意澆水養(yǎng)護(hù)。底板外圍采用帶模養(yǎng)護(hù)，內(nèi)模拆后應(yīng)及時(shí)掛草簾灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間要持續(xù)14 d以上。當(dāng)混凝土中心最高溫度和大氣溫度相差小于20℃時(shí),可不再保溫，僅澆水養(yǎng)護(hù)。

11）大體積混凝土防裂縫加強(qiáng)措施。為進(jìn)一步確保大體積混凝土不發(fā)生溫度裂縫，本工程地下室底板及地下室外墻混凝土配合比設(shè)計(jì)考慮摻入適量抗裂纖維（摻量6 kg/m3）。

12）塔樓基礎(chǔ)大承臺(tái)溫度控制措施。由于該承臺(tái)體積、面積大，為確?；炷羶?nèi)外溫差能夠控制在25℃以內(nèi)，在承臺(tái)-19.35 m、-17.6 m及-15.85 m處各埋設(shè)一道“回”形Φ75 mm的鍍鋅鋼管（管間距1 m，外圍管離承臺(tái)邊0.5 m，參見圖3），由高出承臺(tái)頂面500 mm分別埋設(shè)同徑進(jìn)水管至相應(yīng)標(biāo)高平面“回”形處，各出水管由各層外圍引出，高出承臺(tái)頂面500 mm。加強(qiáng)對(duì)該承臺(tái)的測(cè)溫監(jiān)控，溫度—時(shí)間曲線預(yù)警時(shí)，啟用“循環(huán)水降溫”或“覆蓋保溫”方案,控制混凝土內(nèi)外溫差。底板混凝土澆筑14 d后，降溫管及測(cè)溫管內(nèi)用壓力泵灌入C35S8混凝土。