談筏板基礎(chǔ)混凝土施工裂縫的控制

趙 麗 棠

(山西宏廈建筑工程第三有限公司，山西 陽泉 045000)

·施工技術(shù)·

談筏板基礎(chǔ)混凝土施工裂縫的控制

趙 麗 棠

(山西宏廈建筑工程第三有限公司，山西 陽泉 045000)

通過分析筏板基礎(chǔ)混凝土施工裂縫產(chǎn)生的原因，從如何減小混凝土的溫度應(yīng)力、提高混凝土的極限抗拉強(qiáng)度和做好混凝土施工養(yǎng)護(hù)過程的溫度控制等方面采取了預(yù)防措施，以有效控制筏板基礎(chǔ)混凝土的施工裂縫。

基礎(chǔ)混凝土裂縫，原因，水化熱，溫差控制

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著建筑施工技術(shù)的快速發(fā)展，工程建設(shè)的規(guī)模越來越大型化，筏板基礎(chǔ)的厚度也越來越厚，混凝土的方量由幾百立方米逐漸增大到上萬立方米，成為典型的大體積混凝土結(jié)構(gòu)類型之一，它特有的溫度裂縫——表面裂縫和貫穿性裂縫，在不同程度上，均屬有害裂縫，它可以引起鋼筋的銹蝕，混凝土的炭化，進(jìn)而影響混凝土的耐久性和抗?jié)B性。因此，溫度裂縫成為我們筏板基礎(chǔ)施工過程中的重點(diǎn)控制對象。

1 筏板基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

1)大體積混凝土的定義：我國行業(yè)規(guī)范GB 50496-2009大體積混凝土施工規(guī)范中認(rèn)為：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體幾何尺寸不小于1 m的大體量混凝土，或預(yù)計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土，就稱之為大體積混凝土。

2)大體積混凝土的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)體工程量大；工程施工條件復(fù)雜；大體積混凝土產(chǎn)生的水化熱散發(fā)困難；對裂縫控制要求高。

3)溫度裂縫產(chǎn)生的主要原因：筏板基礎(chǔ)的大體積混凝土結(jié)構(gòu)的厚、大外形尺寸和超大含量水泥成分，導(dǎo)致了混凝土在成型過程中，內(nèi)部產(chǎn)生了巨大的水泥水化熱，混凝土的內(nèi)部中心溫升隨厚度的不同，可達(dá)到30 ℃～80 ℃左右?；炷翞闊岬牟涣紝?dǎo)體，其內(nèi)部的熱量難以散發(fā)，在內(nèi)部形成很大的壓應(yīng)力，而混凝土的表面，受環(huán)境溫度的影響，下降較快，形成了溫度梯度，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過此時混凝土的抗拉強(qiáng)度，就會產(chǎn)生表面裂縫。隨著混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到溫升峰值后，溫度開始緩慢下降，若降溫速率大于2 ℃/d時，會引起混凝土內(nèi)部的收縮變形，加上混凝土失水引起的體積收縮變形，受到外界條件(如地基)的約束，產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此拉應(yīng)力超過此時混凝土的抗拉強(qiáng)度時，會產(chǎn)生貫通整個截面的貫穿性裂縫。

2 筏板基礎(chǔ)混凝土裂縫的控制措施

1)施工準(zhǔn)備階段，根據(jù)所施工地區(qū)的原材料情況、施工地的環(huán)境溫度情況和當(dāng)?shù)氐氖┕そ?jīng)驗(yàn)，初步估算混凝土的最大溫升來指導(dǎo)筏板基礎(chǔ)混凝土的施工。若基礎(chǔ)厚度不大于1.6 m，可采取降低水泥的水化熱、降低混凝土的入模溫度、采取保濕保溫養(yǎng)護(hù)等措施來控制混凝土的裂縫，反之，須進(jìn)行測溫來控制混凝土的裂縫。以入模溫度為基礎(chǔ)，混凝土中心的最大溫升值不宜大于50 ℃?；炷林行淖罡邷囟鹊墓綖椋?/p>

Tmax=T0+ξ(t)×W×Q/(C×ρ)。

其中，Tmax為混凝土中心最高溫度，℃；T0為混凝土的入模溫度；ξ(t)為t齡期混凝土的降溫系數(shù)；Q為膠凝材料水化熱總量；W為每立方米混凝土的膠凝材料用量，kg/m3；C為混凝土的比熱，kJ/(kg·℃)；ρ為混凝土的密度，kg/m3。

2)降低混凝土溫度應(yīng)力的措施。

a.降低水泥水化熱。選用中、低水化熱水泥：制備大體積混凝土優(yōu)先選用中、低水化熱水泥，水泥3 d的水化熱小于240 kJ/kg，7 d的水化熱小于270 kJ/kg，對于體量超大的混凝土可采用定制水泥以解決水化熱的問題。

減小水灰比：減小水灰比可提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和極限拉伸值，因此，混凝土的水灰比不宜大于0.55，用水量不宜大于175 kg/m3。

降低大體積混凝土中的水泥含量：根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，水泥每增減10 kg/m3，混凝土的水化熱溫升將升降1 ℃，因此，減少大體積混凝土中水泥的用量，合理采用后期強(qiáng)度(60 d或90 d)作為混凝土強(qiáng)度評定、驗(yàn)收的依據(jù)，采用后期強(qiáng)度時，齡期應(yīng)該經(jīng)過設(shè)計單位確認(rèn)。

采用雙摻技術(shù)：在采用中、低水化熱水泥以及混凝土后期強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，通過摻加粉煤灰、礦粉的雙摻技術(shù)可大幅減少水泥，通過經(jīng)驗(yàn)證明，同等體量和同等條件的大體積混凝土澆筑，采用雙摻技術(shù)的其內(nèi)部溫升可以降低15 ℃左右。

預(yù)埋降溫水管：基礎(chǔ)內(nèi)部預(yù)先設(shè)置降溫水管，通入循環(huán)冷卻水，以降低混凝土內(nèi)部水化熱的溫升。

摻加高性能減水劑：大量的施工經(jīng)驗(yàn)證明，混凝土配合比中摻加聚羧酸類高效減水劑，可以大幅度減少混凝土的收縮，有效控制混凝土的裂縫，從而增強(qiáng)了混凝土的耐久性，還可以減少混凝土中水泥的用量，這一新技術(shù)的推廣應(yīng)用是混凝土裂縫控制的發(fā)展方向。

b.降低混凝土的入模溫度。選擇適合的氣溫澆筑混凝土，是一條既能保證混凝土的施工質(zhì)量，又能降低成本的有效措施。最適宜的氣溫為日平均5 ℃～10 ℃。炎熱天氣施工時，需對原材料和混凝土的運(yùn)輸工具采取降溫措施，以降低混凝土的拌合溫度和入模溫度，混凝土的入模溫度不大于30 ℃。

c.改善約束條件。對超長筏板基礎(chǔ)混凝土的施工，可采取設(shè)置變形縫、后澆帶或分倉法施工。

在遇有約束作用較大的巖石類地基或較厚的混凝土墊層時，可在基礎(chǔ)的底面加設(shè)滑動層，如刷熱瀝青或鋪卷材；在垂直面、鍵槽部位設(shè)置緩沖層，如聚苯乙烯泡沫板。

3)提高混凝土抗拉強(qiáng)度。

a.提高混凝土密實(shí)度：嚴(yán)格控制粗骨料的級配和含泥量，采取

二次投料、二次振搗、二次壓光法，通過提高混凝土密實(shí)度來提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。

b.設(shè)置溫度配筋：設(shè)置溫度配筋，保證每個澆筑層上下均有溫度筋，通常選用Φ8@150雙向配筋，以增強(qiáng)抵抗溫度應(yīng)力的能力。

4)混凝土施工養(yǎng)護(hù)過程的溫度控制。

a.測溫點(diǎn)的布置：宜選擇具有代表性和對稱形的兩個半交叉剖面進(jìn)行，豎向剖面交叉位置宜通過基礎(chǔ)中部區(qū)域。每個剖面豎向至少設(shè)置三條測溫線，間距為0.4 mm～1 mm；每個剖面的橫向至少設(shè)置四條測溫線，間距為0.4 mm～10 mm。交叉位置設(shè)置測溫點(diǎn)。剖面上的測溫點(diǎn)沿豎向和橫向，均對稱、對齊?；炷翝仓w表面測溫點(diǎn)和其表層的測溫點(diǎn)的位置和數(shù)量相對應(yīng)；環(huán)境測溫點(diǎn)不應(yīng)少于兩處。

b.測溫要求：布置在所澆筑混凝土內(nèi)部的各測溫點(diǎn)，在尚未被混凝土覆蓋前初始測到的溫度，是各相應(yīng)測溫點(diǎn)位置的環(huán)境溫度，當(dāng)測溫點(diǎn)被所澆的混凝土覆蓋時，所測到的溫度為混凝土的入模溫度，隨后按測溫頻率測到的溫度即為混凝土溫升變化的數(shù)值，用所測得的最大溫度值減去入模溫度值，為混凝土的最大溫升，也即溫升峰值。

c.大體積混凝土測溫頻率應(yīng)符合下列規(guī)定：第1天～第4天，每4 h不應(yīng)少于一次；第5天～第7天，每8 h不應(yīng)少于一次；第8天至測溫結(jié)束，每12 h不應(yīng)少于一次。

d.溫差控制：及時掌握混凝土內(nèi)、外溫度的變化情況，實(shí)行信息化管理，采取外保內(nèi)降措施，將兩個溫差控制在25 ℃以內(nèi)；當(dāng)混凝土的表面與表層溫差小于25 ℃時，可以停止覆蓋養(yǎng)護(hù)，小于20 ℃時可停止測溫。采取長時間的養(yǎng)護(hù)，緩緩降溫，減小溫度應(yīng)力，控制有害裂縫的出現(xiàn)。

保溫層厚度的計算公式為：

σ=0.5hλ(Tb-Tq)K/λ0(Tmax-Tb)。

其中，σ為混凝土表面保溫層厚度，m；h為混凝土厚度，m；λ為保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)；Tb為混凝土表面溫度，℃；Tq為混凝土達(dá)到最高溫度時的大氣溫度，℃；λ0為混凝土導(dǎo)熱系數(shù)；Tmax為混凝土內(nèi)部最高溫度值，℃；K為傳熱系數(shù)修正值。

3 結(jié)語

實(shí)踐證明,影響筏板基礎(chǔ)混凝土的施工因素很多，施工環(huán)境各異，而且受原材料供應(yīng)及材料性能的影響都很大，因此工程施工管理人員需要因地制宜地加以分析、計算，選擇經(jīng)濟(jì)合理、施工方便且行之有效的施工方案，以有效預(yù)防筏板基礎(chǔ)混凝土的施工裂縫，做到消隱患于未然，避免造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

[1] GB 50666-2011，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].

[2] GB 50496-2009，大體積混凝土施工規(guī)范[S].

[3] 李紅萍.混凝土施工裂縫分析及防控[J].山西建筑，2013，39(23)：74-75.

[4] 《建筑施工手冊》編寫組.建筑施工手冊[M].第4版.北京： 中國建筑工業(yè)出版社,2003.

Discussion on construction crack control of raft foundation concrete

ZHAO Li-tang

(ShanxiHongxiaBuildingEngineering3rdCo.,Ltd,Yangquan045000,China)

Through analyzing raft foundation concrete construction cracking causes, the article takes preventive measures from aspects of reducing concrete temperature stress, improving ultimate concrete tension resistance strength and controlling concrete construction maintenance temperature, so as to effectively controlling raft foundation concrete construction cracks.

foundation concrete crack, cause, heathydration, temperature difference control

1009-6825(2014)11-0116-02

2014-01-19

趙麗棠(1968- )，女，工程師

TU755.7

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