大體積混凝土的設(shè)計(jì)與施工

孫節(jié)

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，建筑行業(yè)也得到了空前的發(fā)展，各種新技術(shù)新方法得到了廣泛的應(yīng)用。各種大型建筑拔地而起，大體積混凝土的應(yīng)用也隨之展開，同時(shí)也伴隨著各種問題的出現(xiàn)。大體積混凝土在民用及工業(yè)建筑行業(yè)大多出現(xiàn)在基礎(chǔ)部位，地下連續(xù)墻等部位，一旦出現(xiàn)問題不僅帶來經(jīng)濟(jì)上的損失更重要是安全和使用功能上的問題。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；設(shè)計(jì)；施工

所謂大體積混凝土就是混凝土結(jié)構(gòu)物厚度大于1m的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會(huì)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。文章結(jié)合工程實(shí)例將從設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面對(duì)大體積混凝土預(yù)防裂縫的產(chǎn)生和之后的處理進(jìn)行闡述。本工程位于天津市西青區(qū)為酒店和服務(wù)公寓項(xiàng)目基地面積為22625平米，主要功能為服務(wù)會(huì)展中心的商務(wù)旅客，總建筑面積164549平米，酒店（20層）建筑面積26000平米，服務(wù)公寓（20層）建筑面積36000平米，地下面積68199平米。本項(xiàng)目中大體積混凝土主要為基礎(chǔ)底板部分，地下東西長129m，南北寬180m。底板厚度為主樓下1.8米厚，其他地方1.05米厚。工程平面圖見下圖：

圖1 基礎(chǔ)底板平面圖

第一設(shè)計(jì)方面：大體積混凝土之所以會(huì)產(chǎn)生裂縫其根源在于大體積混凝土內(nèi)部的熱量不如表面的熱量散失得快，容易造成內(nèi)外溫差過大，所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力使混凝土開裂。所以從設(shè)計(jì)方面考慮主要從以下幾個(gè)方面考慮：一是材料的設(shè)計(jì)采用低水化熱的水泥和參加礦物摻和料等已達(dá)到減小混凝土水化熱的目地；二是通過配筋的方法來抵消混凝土溫度應(yīng)力以減小混凝土裂縫的產(chǎn)生；三是通過設(shè)計(jì)后澆帶等措施減小混凝土的體積；四是通過添加膨脹劑等外加劑達(dá)到混凝土的補(bǔ)償收縮作用。

本工程大體積混凝土基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)按下列要求進(jìn)行：

（1）混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)宜在C30-C40的范圍之間；本工程混凝土為C40。

（2）配置承受溫度應(yīng)力變化及控制溫度裂縫開展的構(gòu)造鋼筋；本工程除計(jì)算需要外均為雙層雙向配置鋼筋。

（3）設(shè)計(jì)單位要提出溫度場(chǎng)和應(yīng)變的相關(guān)測(cè)試要求。在設(shè)計(jì)說明中予以闡述。

（4）大體量混凝土應(yīng)依據(jù)混凝土澆筑過程中溫度裂縫控制的要求設(shè)置水平施工縫；本工程采用沉降后澆帶和溫度后澆帶相結(jié)合的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，在主樓周圍布置沉降后澆帶，溫度后澆帶的布置以間距30-40米布置。

（5）底板混凝土需加入膨脹劑，限制膨脹率應(yīng)≥0.015%，并應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。在每個(gè)后澆帶范圍之內(nèi)，應(yīng)設(shè)連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶，連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶的間距不大于35m。

通過以上設(shè)計(jì)措施可以從根本上有效的減少大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生。

第二施工方面：在大體積混凝土施工過程中我們應(yīng)該采取以下方法：

大體積混凝土混凝土由于結(jié)構(gòu)截面大，水泥用量較多，水泥水化熱會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，因此形成的溫度收縮應(yīng)力等是形成混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因；所以大體積混凝土裂縫控制主要是控制混凝土的溫度裂縫。大體積混凝土裂縫控制的技術(shù)措施主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

（1）降低水泥水化熱。a.選用中低水化熱的水泥品種進(jìn)行混凝土的配置。b.減少混凝土中水泥用量。c.使用粗骨料等級(jí)配良好的粗細(xì)骨料；控制含泥量；適量摻加粉煤灰等摻合料或者摻加減水劑、緩凝劑等，降低水灰比，以達(dá)到減少水泥用量和降低水化熱的效果。d.在拌合混凝土?xí)r，可摻入適量微膨脹劑，使混凝土得到適量補(bǔ)償收縮，并可以減少混凝土的溫度應(yīng)力。

（2）降低混凝土的溫度差。a.選擇適宜的溫度澆筑大體積混凝土，盡量避開炎熱天氣。b.參加相應(yīng)的緩凝型減水劑，如木質(zhì)素磺酸鈣等。

（3）加強(qiáng)施工過程中的溫度控制。a.在混凝土澆筑完成后，做好混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，緩慢降溫，充分發(fā)揮混凝土的徐變特性，減少溫度應(yīng)力，夏季應(yīng)防暴曬，注意保濕工作，冬季注意保溫工作，以免發(fā)生急劇的溫度梯度變化。b.采用較長時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，延緩降溫的時(shí)間，發(fā)揮混凝土的應(yīng)力松弛效應(yīng)。c.加強(qiáng)溫度監(jiān)控和管理工作，實(shí)行信息化管理控制，隨時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)的溫度變化，內(nèi)外溫差要控制在25℃以內(nèi)，基面和基底面溫差均要控制在25℃以內(nèi)，并且要及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施，確保混凝土的溫度梯度和濕度變化不大，有效控制有害裂縫的產(chǎn)生。d.合理安排施工順序，避免混凝土堆積過大高差。在混凝土澆筑完成后及時(shí)回填土，避免其側(cè)面暴露在外較長時(shí)間。

（4）改善約束條件，減少溫度應(yīng)力。澆筑過程中宜采取分層或分塊澆筑大體積混凝土，合理設(shè)置水平和垂直施工縫。

（5）改善并提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度。a.選擇級(jí)配良好的粗骨料，嚴(yán)格控制其含水量及含泥量，并加強(qiáng)振搗，提高混凝土密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度等，減小收縮變形，保證施工質(zhì)量。b.采用二次振搗，澆筑完成后及時(shí)排除積水，并且加強(qiáng)和完善早期養(yǎng)護(hù)，增強(qiáng)混凝土早期或相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度及彈性模量。

通過以上的施工措施可以有效的減少大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生。

出現(xiàn)裂縫后的處理辦法：盡管我們采取了以上兩個(gè)方面的措施，但是不可能完全消除裂縫的產(chǎn)生，只能是盡量減少混凝土裂縫的出現(xiàn)。一旦裂縫出現(xiàn)將會(huì)影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，并且還會(huì)引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、并且降低混凝土的耐久性、抗疲勞、抗?jié)B能力等。根據(jù)裂縫產(chǎn)生的性質(zhì)我們要有區(qū)別對(duì)待、及時(shí)處理，保證建筑物的安全性。所以盡管采取了以上措施還是要做好混凝土產(chǎn)生裂縫后的處理方案以減小裂縫對(duì)工程造成的影響。

混凝土裂縫的修補(bǔ)主要有以下幾種：（1）混凝土表面修補(bǔ)法；（2）灌漿和嵌逢封堵法；（3）結(jié)構(gòu)加固法；（4）混凝土置換法；（5）電化學(xué)防護(hù)法；（6）仿生自愈合法。

以上處理方法應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和裂縫性質(zhì)的不同區(qū)別對(duì)待選擇合適的方法加以處理。

結(jié)論：隨著我國經(jīng)濟(jì)的增長大體積混凝土施工將越來越廣泛，只有通過設(shè)計(jì)、施工等方面的控制才能有效地預(yù)防大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生。經(jīng)過以上兩方面的控制，本工程基礎(chǔ)底板施工完畢到現(xiàn)在已經(jīng)3月有余裂縫控制效果很好，達(dá)到預(yù)期效果。

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