淺談筏基大體積混凝土裂縫控制

吳波

[摘要] 大體積混凝土施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)就是裂縫控制。本文介紹某項(xiàng)目筏基大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)，原料選用，施工工藝，溫控和養(yǎng)護(hù)等方面采取一系列措施，成功控制裂縫產(chǎn)生。

[關(guān)鍵詞] 筏基；大體積混凝土；水化熱；溫度應(yīng)力；裂縫控制

0 引言

本案采用世界第三代先進(jìn)核電技術(shù)（EPR），工程被致力打造為國(guó)際核電標(biāo)桿工程。規(guī)范對(duì)土建技術(shù)要求尤為嚴(yán)格，對(duì)筏基大體積混凝土裂縫控制甚為嚴(yán)格。

1 工程概況

核反應(yīng)堆（HRA）廠房底部為直徑55.9m的圓柱形筏板基礎(chǔ)，厚3.95m，混凝土工程量為9300m3，屬于典型的筏基大體積混凝土施工。澆筑工期定于2009年9月1號(hào)。

2施工重點(diǎn)難點(diǎn)

大體積混凝土澆筑施工重點(diǎn)是控制溫度應(yīng)力，避免產(chǎn)生裂縫。

3 控制裂縫產(chǎn)生的主要技術(shù)措施

大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因主要是由于水化熱引起混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力劇烈變化，使混凝土內(nèi)部溫度收縮應(yīng)力劇烈變化，混凝土早期硬化收縮增大，從而導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫。為此，從混凝土強(qiáng)度等級(jí)，材料選擇，優(yōu)化配合比，施工技術(shù)措施，保溫保濕控制溫升等環(huán)節(jié)，采取一系列技術(shù)措施防止混凝土產(chǎn)生裂縫。

3.1 從混凝土原材料方面采取技術(shù)措施

（1）水泥：水化熱是大體積混凝土裂縫產(chǎn)生主要根源，應(yīng)嚴(yán)控水化熱，選用中低熱水泥，使用優(yōu)質(zhì)硅酸鹽42.5級(jí)核電專用水泥，水化熱為273kJ/kg（3天）， 288kJ/kg（7天），水泥用量240kg/m3。要求C3S≤57%， C3A含量小于6%，MgO≤5.0%，f-CaO≤1.0%，Cl-≤0.05%，不溶物≤1.5%，Na2O+0.658K2O≤0.6%。

（2）水：使用地下水，入模水溫控制在25℃以下。

（3）礦物添加劑：在混凝土中摻入50kg/m3礦渣粉與100kg/m3粉煤灰。摻入一定量礦物添加劑能夠代替一定量水泥，降低水化峰值溫度，推遲水化峰值溫度出現(xiàn)時(shí)間，并改善混凝土工作性。

（4）化學(xué)外加劑：大體積泵送混凝土中采取"三摻"的方法，即同時(shí)摻入減水劑，膨脹劑和緩凝劑，從而使拌合物具有三種特性。此次選用第三代聚羧酸系高效緩凝型減水劑，減水率超過(guò)30%，有效減少拌合水用量。

（5）粗細(xì)骨料的選擇：細(xì)骨料：宜采用Ⅱ區(qū)中砂，因?yàn)槭褂弥猩拜^細(xì)砂減少水及水泥的用量；粗骨料：在可泵送情況下，選用粒徑5-20mm連續(xù)級(jí)配石子。

（6）含泥量：在大體積混凝土中，粗細(xì)骨料的含泥量是要害問(wèn)題，若骨料中含泥量偏多，不僅增加了混凝土的收縮變形，又嚴(yán)重降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度，對(duì)抗裂的危害性很大，因此骨料必須現(xiàn)場(chǎng)取樣實(shí)測(cè)。石子的含泥量控制在1%內(nèi)，砂的含泥量控制在2%內(nèi)。各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)滿足JGJ52-2002相關(guān)要求。

3.2 從配合比設(shè)計(jì)方面采取技術(shù)措施

在混凝土配制前，應(yīng)進(jìn)行常規(guī)配合比試驗(yàn)，并進(jìn)行水化熱，泌水性，可泵性等技術(shù)參數(shù)的試驗(yàn)；配合比的設(shè)計(jì)除應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度等級(jí)﹑耐久性﹑抗?jié)B性﹑體積安定性等要求外，尚應(yīng)符合大體積混凝土施工工藝特性要求。配合比水灰比為0.62，水膠比為0.38。設(shè)計(jì)塌落度為：（180±30）mm，砂率：43%，實(shí)驗(yàn)室終凝時(shí)間：705min，具有較好工作性，其工作時(shí)間在2h內(nèi)均可完成順利泵送。

3.3 施工技術(shù)措施

澆筑前控制混凝土的入模溫度，澆筑中控制混凝土澆筑順序及振搗質(zhì)量，澆筑后通過(guò)測(cè)溫獲取養(yǎng)護(hù)依據(jù)，進(jìn)而采取措施控制混凝土內(nèi)外溫差、降溫速率。

3.3.1 溫控措施

混凝土澆筑前應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度，混凝土出機(jī)溫度應(yīng)控制在28℃以下，入模溫度控制在30℃以下。為此，采取以下措施：

1） 采用冷水或冰水?dāng)嚢杌炷痢?/p>

2） 混凝土澆注前應(yīng)用水對(duì)鋼筋、模板、預(yù)埋件和施工縫進(jìn)行噴淋。

3） 混凝土泵送管道應(yīng)在其表面覆蓋麻布并保持濕潤(rùn)。

4） 罐車(chē)在進(jìn)料及放料時(shí)要用水噴淋。

5） 控制入模溫度和塌落度損失，氣溫超過(guò)35℃時(shí)每臺(tái)混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)每次裝載混凝土量小于4.5m3為宜。

3.3.2 澆筑方案

按照整體連續(xù)澆筑要求，采用分層分段，分三層由南向北的方法澆注，保證結(jié)構(gòu)整體性。當(dāng)進(jìn)行到一定距離后，已澆筑的下層混凝土初凝前（約2～3小時(shí)）即開(kāi)始澆筑第二層，如法炮制，直至整個(gè)基礎(chǔ)澆筑完成。

3.3.3 澆筑質(zhì)量控制要點(diǎn)

1）混凝土自由落高（3.8m）大于3m， 澆注時(shí)需設(shè)置串筒，避免混凝土產(chǎn)生離析。

2）混凝土分層澆注時(shí)四周分層標(biāo)高處側(cè)模開(kāi)設(shè)排水孔，以便混凝土施工泌水自然排出。

3）混凝土應(yīng)采用振搗棒振搗。在澆筑過(guò)程中應(yīng)仔細(xì)進(jìn)行二次振搗，排除混凝土因泌水在粗骨料，水平鋼筋下部生產(chǎn)的水分和空隙，提高混凝土和鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)裂縫，減少內(nèi)部微裂，增加混凝土密實(shí)度，增強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度，從而提高混凝土抗裂性能。

4）及時(shí)抹面，尤其應(yīng)掌握好混凝土面層的壓面時(shí)間，一般不少于三遍（澆筑時(shí)抹面、初凝時(shí)抹面、終凝前抹面）。

3.3.4 設(shè)置抗裂網(wǎng)片

在結(jié)構(gòu)鋼筋的外側(cè)增設(shè)抗裂鋼筋網(wǎng)片：底部采用HRB500Φ10@200x200的網(wǎng)片，側(cè)面和頂部采用HRB500Φ16@200x200的網(wǎng)片，通過(guò)增加抗裂鋼筋網(wǎng)片，提高混凝土表面抗裂性能，防止裂縫產(chǎn)生。

3.4 從測(cè)溫養(yǎng)護(hù)方面采取技術(shù)措施

3.4.1 測(cè)溫點(diǎn)的埋設(shè)

采用預(yù)埋鍍鋅鋼管，通過(guò)測(cè)溫探頭測(cè)量鋼管內(nèi)的溫度變化來(lái)測(cè)量混凝土的內(nèi)部溫度。對(duì)每一施工段的測(cè)溫點(diǎn)布置三組，每組有上、中、下三個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，其中一組預(yù)埋的平面位置應(yīng)在該段混凝土的中心位置，一組在該段邊緣10cm，另一組設(shè)置在兩組中部?；炷料聹y(cè)溫點(diǎn)距底部表面10cm，上測(cè)溫點(diǎn)距混凝土上表面10cm，中心測(cè)溫點(diǎn)在混凝土垂直面1/2處。

3.4.2 溫度測(cè)控

在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，根據(jù)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)決定混凝土保溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間和及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)材料的覆蓋層數(shù)，以控制溫度和降溫速率?；炷羶?nèi)外溫差小于18℃，減少覆蓋物層數(shù)，關(guān)閉適量碘鎢燈；內(nèi)外溫差大于23℃，增加覆蓋物層數(shù)，打開(kāi)適量碘鎢燈；表面溫度與棚內(nèi)溫度差小于14℃，減少覆蓋物層數(shù)，關(guān)閉適量碘鎢燈；表面溫度與棚內(nèi)溫度差大于18℃，增加覆蓋物層數(shù)，打開(kāi)適量碘鎢燈。

3.4.3 養(yǎng)護(hù)

筏基澆筑時(shí)正值南方高溫季節(jié)，因此采用大棚養(yǎng)護(hù)。一方面可以有效地防止烈日，雨天等天氣對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)的影響；更重要的是此棚搭設(shè)后能隔離棚子內(nèi)外的空氣流通，起著溫室大棚的作用。夜間在棚內(nèi)架設(shè)碘鎢燈給混凝土進(jìn)行保溫。

筏基帶模養(yǎng)護(hù)，側(cè)面施工縫先掛一層土工布并灑水濕潤(rùn)，再掛一層塑料薄膜與兩層土工布；筏基上表面先鋪設(shè)兩層土工布，再鋪設(shè)好水管（水管上每隔20cm扎孔），水管"S"型布置，相連水管間距2m左右，通水充分濕潤(rùn)，再縱橫向各覆蓋一層塑料薄膜用于保濕養(yǎng)護(hù)，暫不再覆蓋保溫材料，養(yǎng)護(hù)過(guò)程中始終保持土工布充分濕潤(rùn)；根據(jù)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，調(diào)整土工布層數(shù)，確保內(nèi)外溫度控制在25℃以內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)采取上述措施，筏基澆筑完成至今未產(chǎn)生有害裂縫。在今后大體積筏板施工中，此工程的成功經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB 50496-2009，大體積施工規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009

[2] 丁士昭，商麗萍 建筑工程管理與實(shí)務(wù)（第三版）[R].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011

[3] 余永禎，周世明.建筑施工手冊(cè)（第四版）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003