筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工裂縫控制

丘映芬

摘要：筏板基礎(chǔ)大體積混凝土應(yīng)用在工程重要的部位，一旦大體積混凝土出現(xiàn)較大裂縫，對工程影響極為嚴(yán)重。本文結(jié)合工程實例，闡述了筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)內(nèi)容，通過介紹防裂縫設(shè)計及施工措施，以達到防止大體積混凝土開裂的目的，確?；炷凉こ淌┕べ|(zhì)量。

關(guān)鍵詞：筏板；大體積混凝土；施工；裂縫；控制

引言

大體積筏板基礎(chǔ)具有極高的結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性，在近來高層房屋建筑工程中廣泛應(yīng)用。由于筏板基礎(chǔ)是防止建筑工程地基不均勻沉降造成建筑物傾覆破壞的關(guān)鍵，因此，必須對其混凝土施工進行質(zhì)量控制，重點防止其產(chǎn)生裂縫而影響工程的順利施工。

1定義

何為大體積混凝土？不同國家和地區(qū)對大體積混凝土的解釋也不盡相同。但總結(jié)主要還是從定量和定性兩個方面來定義。首先我國建筑行業(yè)規(guī)范《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ55-2000）定義：混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小尺寸等于或預(yù)計會因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致裂縫的混凝土。其次是美國混凝土學(xué)會（ACI116R-00）的解釋：任意體量的混凝土當(dāng)其尺寸大至必須有采取預(yù)防措施控制水泥水化熱和體積變化，以最大限度地減少裂縫時，均可稱為大體積混凝土。再次是日本建筑學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)（JASS5）規(guī)定：結(jié)構(gòu)面最小尺寸在80cm以上，同時水化熱引起混凝土內(nèi)的溫度與外界氣溫之差預(yù)計超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土?？偠灾?，大體積混凝土一般體積大、施工混凝土強度高、水化熱作用影響較大，施工過程中應(yīng)十分重視。否則，筏板基礎(chǔ)開裂將導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量事故，對結(jié)構(gòu)和防水帶來不同程度的危害。

2工程概況

某建筑工程，本工程地下1層，地上12層，主要由裙房和裙房上兩棟主樓組成。其工程基礎(chǔ)設(shè)計主樓為筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)混凝土設(shè)計強度等級為C35P8，筏板最大厚度為800mm，根據(jù)其定義屬于大體積混凝土范疇。

3技術(shù)準(zhǔn)備階段

3.1施工條件

該筏板基礎(chǔ)是在冬期進行施工的大體積泵送混凝土，其混凝土強度等級C35、抗?jié)B等級P8。

3.2原材料及配合比

（1）優(yōu)選水泥品種，首選采用水化熱較低的礦渣硅酸鹽水泥，次選使用普通硅酸鹽水泥；但因為本工程底板厚度較?。?00mm），梁全部埋在地下，因水化熱過高引起的混凝土自約束裂縫的可能性極小，反而是因混凝土后期收縮，受地基約束造成貫通性裂縫的可能性較大，因此選用后期收縮較小的普硅水泥更有利于控制裂縫的產(chǎn)生（普硅水泥的修正系數(shù)為1.0，礦渣水泥的修正系數(shù)為1.2）。綜合考慮，同意商品混凝土公司使用普硅水泥。

（2）在混凝土中添加摻合料，改善混凝土性能，降低水泥用量，減少水化熱。

（3）在混凝土中根據(jù)施工的不同需要添加外加劑，混凝土中采用摻CL-1減水劑降低水泥用量，摻JEA補償混凝土收縮，改善混凝土的和易性、可泵性、粘聚度等性能。

（4）粗骨料采用兩種單粒級配碎石相應(yīng)規(guī)范要求。

（5）該工程混凝土設(shè)計強度等級為C35P8，商品混凝土配合比（坍落度控制在100mm～120mm）見表1。針對已確定的配合比設(shè)計，進行溫升計算，從理論上初步確定是否需要采取降溫措施。

3.3理論計算

采用圖表法（理論與實踐相結(jié)合的方法）計算混凝土內(nèi)部水化溫度值：

Tm（t）=Th×ζ

而混凝土內(nèi)部的實際最高溫度

[（WQ）/（Cγ）]ξ+（F/50）（1）

以上公式中：T（t）=Tj+Tm（t）

依據(jù)公式（1），假定混凝土的澆筑溫度為5℃，取底板厚度為0.8m計算?；炷羶?nèi)部溫度降溫速率基本均勻（見表2），其中有6d（第6d至第11d）降溫速率大于規(guī)范規(guī)定的1.5℃/d。應(yīng)注意加強覆蓋保溫和養(yǎng)護，同時做好測溫工作。

根據(jù)國內(nèi)工程實踐經(jīng)驗，依據(jù)式（1）所計算的混凝土最高溫度（27.12℃），一般較實測值略低，但較為接近；需要說明的是，如果與實際澆筑時的平均氣溫有較大差異，應(yīng)根據(jù)上述理論重新計算。

3.4防止裂縫產(chǎn)生的設(shè)計與施工技術(shù)措施

（1）設(shè)計配筋方面：筏板采用較大直徑鋼筋，適當(dāng)?shù)奶岣吲浣盥?，加大?nèi)部約束。

（2）合理的留置后澆帶：設(shè)計為了考慮到底板結(jié)構(gòu)的上部兩個塔樓使筏板基礎(chǔ)的受力不均，導(dǎo)致不均勻的沉降，因此分別采用兩條后澆帶將筏板基礎(chǔ)劃分南、北、中3個區(qū)域，同時也為溫度變形提供了有利的條件，減少外部約束；達到筏板基礎(chǔ)內(nèi)緊外松，抗放兼施，以抗為主，為混凝土體積的變形提供有利條件。

（3）選擇較低的氣溫進行澆筑。優(yōu)選科學(xué)合理的澆筑方法，必要時應(yīng)考慮減少澆筑層厚度或摻加緩凝劑。

（4）插入式振搗器應(yīng)快插慢拔，插點要均勻排列，逐點移動，順序進行，不能遺漏，做到均勻振實。

（5）澆筑后的控制，主要是養(yǎng)護及測溫監(jiān)控混凝土表面用塑料薄膜覆蓋以保水，外加麻袋覆蓋以保溫。為了及時掌握混凝土內(nèi)部溫度變化，采用JDC-2型電子測溫儀進行測溫，在基礎(chǔ)梁、板上各布設(shè)有代表性3個點來反映筏板基礎(chǔ)混凝土的溫度變化情況。在規(guī)定的時間段將所測數(shù)據(jù)與理論計算值復(fù)核，作為保溫養(yǎng)護的措施依據(jù)。

4混凝土內(nèi)部抗裂安全系數(shù)計算

4.1自約束裂縫控制計算

澆筑大體積混凝土?xí)r，由于水化熱的作用，混凝土內(nèi)外溫差產(chǎn)生了溫度應(yīng)力。計算采用建研院PKPM施工計算軟件，由于溫差產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力：σt=2/3×（EtαΔT1）/（1-υ）

取E0=3.15×104N/mm2，α=1×10-5，△T1=22.12℃，ν=0.15

混凝土在3.0d齡期的彈性模量，由公式：Et=E0（1-e-0.09t）

計算得：E（3.0）=0.75×104N/mm2

混凝土的最大拉應(yīng)力由式σt=2/3×（EtαΔT1）/（1-υ），計算得：σt=1.29N/mm2

3.0d齡期的抗拉強度由式：ft（t）=0.8ft（lgt）2/3，計算得：ft（3.0）=1.34N/mm2

結(jié)論：ft（3.0）>σt，所以不會出現(xiàn)表面裂縫。但需要注意第4、5、6的3天中，混凝土自約束拉應(yīng)力與同期的混凝土抗拉強度相當(dāng)接近，易出現(xiàn)自約束裂縫，應(yīng)注意保溫覆蓋，可提高環(huán)境溫度，進一步加大抗裂的安全系數(shù)。

4.2混凝土受外約束裂縫控制計算

大體積混凝土基礎(chǔ)貫穿性或深進的裂縫，主要是由于平均降溫差和收縮差引起過大的溫度收縮應(yīng)力而造成的。混凝土因外約束引起的溫度（包括收縮）應(yīng)力（二維時），一般用約束系數(shù)法來計算約束應(yīng)力，按以下簡化公式計算：

σt=[（EtαΔT1）/（1-υ）]×St×R

計算：取S（t）=0.4，R=0.50，α=1×10-5，γ=0.15。混凝土27d的彈性模量E（27）=2.87×104N/mm2；最大綜合溫差△T=34.16℃，基礎(chǔ)混凝土最大降溫收縮應(yīng)力，計算得：σ=2.31N/mm2

不同齡期的抗拉強度由式：ft（t）=0.8ft（lgt）2/3計算得：ft（27）=2.78N/mm2抗裂縫安全度：K=2.78/2.31=1.20>1.15滿足抗裂條件；

但是如果徐變影響松弛系數(shù)S（t）取得略大（如0.5），外約束系數(shù)R取值也加大到0.5以上，則整體抗裂安全度不滿足要求，會出現(xiàn)貫穿性或深進的裂縫。對于底板，由于底部防水層和保護層的隔離和可滑動性，這一可能性并不大，這已為多個工程實踐所證實。

5經(jīng)驗介紹

（1）大體積混凝土主要是從人、機、物、法、環(huán)等主要5個方面采取的具體措施，首先要施工單位項目負(fù)責(zé)人組織技術(shù)骨干，發(fā)揮團隊精神。做好事前預(yù)控，執(zhí)行事中監(jiān)控，完善事后總控。根據(jù)工程實際情況對大體積混凝土認(rèn)真編制詳細(xì)的施工方案，并且完成相關(guān)的審核、審批手續(xù)，必要時組織專家進行論證。嚴(yán)格審查大體積施工方案，根據(jù)現(xiàn)場施工條件進行復(fù)核計算混凝土最大溫度拉應(yīng)力和澆筑速度；同時對大體積混凝土前期的施工和后期的養(yǎng)護過程中進行嚴(yán)格測溫控制，是控制大體積混凝土質(zhì)量有效而必要的手段；通過事先確定的詳細(xì)施工方案，周密的布暑，科學(xué)的指導(dǎo)，防止大體積混凝土開裂，為其筏板基礎(chǔ)大體積混凝土的成功施工提供了有力的保障。

（2）在施工材料和配合比方面，全部采用已經(jīng)檢測合格材料和摻入適量的外加劑及礦粉組成，按一定要求配比優(yōu)化后，形成了符合大體積混凝土施工要求的特殊膠凝混合材料。

（3）對大體積混凝土施工質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)其特點設(shè)置質(zhì)量控制點，從混凝土材料質(zhì)量、數(shù)量、運輸能力、速度、澆筑質(zhì)量、養(yǎng)護、測溫等方面工作都要落實；對設(shè)置的控制點應(yīng)明確技術(shù)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)監(jiān)督施工單位，對已建立的質(zhì)量保證體系應(yīng)確保有效運行，各項措施落實到位。確保大體積混凝土的成型質(zhì)量；最后應(yīng)按規(guī)范要求和驗收程序，對其質(zhì)量進行驗收。

6結(jié)語

總之，以上對筏板基礎(chǔ)大體積混凝土的裂縫施工控制技術(shù)進行了分析研究，在具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析總結(jié)再結(jié)合多種預(yù)防處理措施，大體積混凝土的裂縫的防治工作就可以順利完成。

參考文獻：

[1] 彭釗.大體積砼施工方案[J].中小企業(yè)管理與科技.2010（08）.

[2] 王偉、楊剛.淺談建筑物裂縫控制[J].鄭州經(jīng)濟管理干部學(xué)院學(xué)報.2001（04）.