房屋建筑基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)研究

侯鑫

摘 ?要：大體積混凝土施工是一個比較先進的工藝，特別是在比較復(fù)雜的應(yīng)用場合，該方法可以較好的為施工質(zhì)量提供重要保障。大體積混凝土的施工會產(chǎn)生一定的裂縫，并且在整個過程中，確保裂縫的安全并借助施工的方式來確保整個施工過程中的裂縫處于有效的控制狀態(tài)。本文以好未來昌平教育園區(qū)項目為例，在建筑施工過程中針對混凝土施工的大體積混凝土的裂縫控制措施進行控制，通過對項目案例的分析得出大體積混凝土施工的裂縫應(yīng)對措施以及相應(yīng)的方法，主要包括設(shè)計措施、原材料控制措施、施工方法控制措施等。伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進步，建筑物的高度越來越高，規(guī)模越來越大，大體積混凝土的應(yīng)用越來越普遍。如何在施工過程中采取有效措施保證大體積混凝土的質(zhì)量顯得尤為重要。大體積混凝土由于截面大、水泥用量大、內(nèi)外溫差大、溫度收縮應(yīng)力很容易導(dǎo)致鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫。這種裂縫有表面裂縫和貫通裂縫兩種，在不同程度上都屬有害裂縫，因此要保證大體積混凝土的質(zhì)量。對大體積混凝土施工技術(shù)進行研究是十分必要的。本文的研究也指出，雖然大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多，但只要嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)定施工，認(rèn)真積極的探索裂縫產(chǎn)生的原因，及早采取相應(yīng)的預(yù)防措施，就能有效地控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土;裂縫;措施

前言

大體積混凝土，英文是concrete in mass，我國《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》GB50496-2018里規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小幾何尺寸不小于1m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，稱之為大體積混凝土。

現(xiàn)代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等。它主要的特點就是體積大，最小斷面的任何一個方向的尺寸最小為1m。它的表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部升溫比較快。混凝土內(nèi)外溫差較大時，會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。所以必須從根本上分析它，來保證施工的質(zhì)量。

一、大體積混凝土裂縫類型及裂縫產(chǎn)生原因

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在實際的使用過程中會產(chǎn)生裂縫，并且產(chǎn)生的原因有多重多樣，只有明確的針對可能產(chǎn)生的原因進行分析，才能更好的針對其產(chǎn)生裂縫來進行有效的提出措施。從工程實踐來看，大體積混凝土的裂縫所產(chǎn)生的原因包括收縮裂縫、溫差裂縫、安定性裂縫等類別。

1.收縮裂縫

基礎(chǔ)底板大體積混凝土澆筑采用斜面分層法，取“一個坡度、薄層澆筑、循序推進、一次到頂”的方法。即混凝土從一端向另一端，以同一坡度一次到頂向前連續(xù)澆筑。如下圖2-1所示

這種形成斜坡混凝土的澆筑方法能較好地適應(yīng)泵送工藝，避免泵管經(jīng)常拆除沖洗和接長，提高泵送效率，簡化混凝土的泌水處理，保證上、下層澆筑間隔不超過初凝時間。混凝土的收縮裂縫的產(chǎn)生原因是由于混凝土在散熱以及逐步硬化的過程中，由于其表面的體積收縮而產(chǎn)生的大體積混凝土收縮的過程，這種收縮過程就會更加明顯。如果在整個混凝土的收縮受到外界明顯的約束，那么就會在整個混凝土的內(nèi)部產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)應(yīng)力。通過這種收縮所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力與混凝土所存在的極限抗拉強度相比，如果收縮所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過混凝土的抗壓極限，就會在混凝土中產(chǎn)生一定的收縮裂縫。

2.溫差裂縫

混凝土澆筑完后主要采取如下養(yǎng)護覆蓋措施：2層塑料薄膜+2層碳纖維棉被+1層防水布?；炷翝仓戤吅罅⒓催M行表面覆蓋塑料薄膜及碳纖維棉被進行保溫保濕養(yǎng)護，并通過計算機監(jiān)測混凝土硬化過程中的溫度、溫差、應(yīng)力變化，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差超過25℃及時加蓋保溫層等措施。在澆筑、抹面完畢后12h之內(nèi)對混凝土加以塑料薄膜覆蓋并保濕養(yǎng)護，保濕養(yǎng)護時間不少于14天。如下圖所示2-2所示

溫差裂縫又是一類比較典型的大體積混凝土施工裂縫產(chǎn)生的重要原因。產(chǎn)生這種裂縫的主要原因是在施工的過程中，混凝土內(nèi)部和外部的溫差過大，從而針對這種溫差所形成較大的裂縫。從建筑工程的時間來看，混凝土內(nèi)部和外部的溫差過大會產(chǎn)生裂縫的重要原因是由于水泥的水化熱所引起，特別是在混凝土的內(nèi)部以及混凝土的表面的溫差過大，特別是針對大體積的混凝土，更是在施工過程中容易產(chǎn)生裂縫。

3.安定性裂縫

安定性是指塑性材料在特殊結(jié)構(gòu)的受載條件下屈服后，仍表現(xiàn)出彈性行為且不馬上破壞的性質(zhì)，如引起不連續(xù)應(yīng)力或熱應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過初始階段少數(shù)幾次加載、卸載循環(huán)，會產(chǎn)生一定的塑性變形，在以后的加載、卸載循環(huán)中不再發(fā)生新的塑性變形，即不會出現(xiàn)塑性疲勞或棘輪現(xiàn)象，此時結(jié)構(gòu)呈安定狀態(tài)。

塑性力學(xué)中研究具有初始塑性變形的物體或結(jié)構(gòu)在變值載荷的作用下能否不產(chǎn)生新塑性變形的理論。所謂變值載荷是指在某一范圍內(nèi)作周期性變化或按其他規(guī)律循環(huán)變化的載荷。

若物體或結(jié)構(gòu)在具有一定范圍的變值載荷作用下，除初始階段產(chǎn)生一定塑性變形并出現(xiàn)一個殘余應(yīng)力分布外，不管載荷在此范圍內(nèi)如何變化，物體或結(jié)構(gòu)中不再出現(xiàn)新的塑性變形，則稱結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)為安定狀態(tài);反之稱為非安定狀態(tài)。在變值載荷作用下，即使載荷不會使物體或結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)（即當(dāng)外載荷達(dá)到某一定值時，物體或結(jié)構(gòu)可以無限制變形的狀態(tài)），結(jié)構(gòu)也可能變壞。

而安定性裂縫，則主要表現(xiàn)為龜裂，其主要產(chǎn)生的原因就是在實際的施工過程中，因為水泥的安定性等指標(biāo)不合格而導(dǎo)致出現(xiàn)的一種裂縫。該裂縫產(chǎn)生的主要原因是在實際的施工過程中，因水泥的質(zhì)量而產(chǎn)生的一種偏差。

二、大體積混凝土裂縫類型的控制措施

1.混凝土的溫度監(jiān)測

（1） 混凝土的溫度監(jiān)測管理

混凝土溫度的監(jiān)測主要是指混凝土的出罐溫度、入模溫度、混凝土內(nèi)部溫度的監(jiān)測，為檢查混凝土塊體溫度是否滿足溫控標(biāo)準(zhǔn)，溫控措施是否有效，就必須進行溫度臨測與管理，并做詳細(xì)記錄，實行情報信息化施工。溫度監(jiān)測就是在混凝土中埋入一定量的測溫儀器，測量混凝土不同部位溫度變化過程，檢驗不同時期的溫度特性。

（2）混凝土的溫度監(jiān)測方法

混凝土在澆筑過程中每隔4小時測量一次原材料溫度，每隔2小時測量一次出罐溫度和入模溫度，控制其入模溫度不超過16℃。混凝土內(nèi)部溫度的監(jiān)測，我們主要是根據(jù)根據(jù)基礎(chǔ)底板的形狀、尺寸和標(biāo)高在施工段布置測溫點，每個點均預(yù)埋鋼管至基礎(chǔ)底部和中部，分別監(jiān)測記錄混凝土底、中、面部溫度。測溫從混凝土澆筑4小時后開始，其時間間隔為前4日2小時一次，第5～8日4小時，第9日起12小時，持續(xù)到14天，當(dāng)溫控措施效果不佳，達(dá)不到溫控標(biāo)準(zhǔn)時，可及時采取補救措施。

（3）混凝土的溫度監(jiān)測的控制措施

結(jié)合水化熱預(yù)測計算及溫度測試記錄，當(dāng)內(nèi)外溫度大于25℃ 時，必須采取措施加以控制：①如果混凝土體積大而表面積較小時，宜在內(nèi)部預(yù)埋管道，通過循環(huán)水來散發(fā)混凝土內(nèi)部的熱量;②夏季施工時，應(yīng)采取冰水或冷水拌制混凝土。以降低混凝土的人模溫度;③冬季施工時，應(yīng)采取草苫覆蓋或采用雙覆塑苯板覆蓋，以減少表面熱量的散發(fā);④如果采用磚胎膜，在混凝土澆筑前，胎模采用素土虛填，既可起到保溫作用。又可抵消來自混凝土對磚胎模產(chǎn)生的側(cè)壓力。

2.混凝土的澆筑與養(yǎng)護

（1）泌水現(xiàn)象的處理

在大體積混凝土澆筑過程中，混凝土表面泌水現(xiàn)象普遍存在，為保證混凝土的澆筑質(zhì)量，要及時清除混凝土表面泌水。因為泵送混凝土的水灰比通常比較大，泌水現(xiàn)象也比較嚴(yán)重，若不及時清除泌水，會降低結(jié)構(gòu)的混凝土質(zhì)量。

（2）保溫養(yǎng)護措施的要求

每次混凝土澆筑完畢，應(yīng)及時按溫控措施的要求進行保溫養(yǎng)護，并應(yīng)符合以下規(guī)定：①保溫養(yǎng)護措施應(yīng)能使混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫度及降溫速度滿足溫控指標(biāo)的要求;⑵保溫養(yǎng)護的持續(xù)時間應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力（包括混凝土收縮產(chǎn)生的溫度應(yīng)力）來確定，但養(yǎng)護時間不小于15 d ，保溫覆蓋層的拆除應(yīng)分層逐步進行;③ 在保溫養(yǎng)護過程中應(yīng)保證混凝土表面的濕潤。保溫養(yǎng)護是大體積混凝土施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其目的主要是降低大體積混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差，以降低混凝土塊體的溫度應(yīng)力;其次是降低大體積混凝土澆筑塊體的降溫速度，充分利用混凝土的抗拉強度，以提高混凝土塊體承受溫度應(yīng)力時的抗裂能力，達(dá)到防止或控制溫度裂縫的目的。施工人員應(yīng)根據(jù)事先確定的溫控指標(biāo)的要求，來確定大體積混凝土澆筑后的養(yǎng)護措施。

3.后澆帶的留置與處理

（1）后澆帶的留置優(yōu)點

大體積混凝土施工中，合理分縫分塊，不僅可以減輕約束作用，縮小約束范圍;同時也可利用澆筑塊的層面進行散熱，降低混凝土內(nèi)部的溫度。另外，尚可滿足綁扎鋼筋、預(yù)埋螺栓等工序的操作需要，但接縫的處理必須滿足防止?jié)B漏水的要求。

（2）后澆帶的留置要求與處理方法

后澆帶的設(shè)置和處理如設(shè)計無規(guī)定時，其間距一般為20 m～30 m，縫寬1 m，可在后澆帶形成40 d后封閉，冬期可適當(dāng)延長。封閉前，應(yīng)仔細(xì)鑿毛，并將鋼筋按設(shè)計要求連接好，再用補償收縮混凝土（亦可在普通混凝土中摻入膨脹劑）將縫灌注密實。

結(jié)語

在工業(yè)與民用建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的冬期施工中，主要是防止早期混凝土被凍問題。而在大體積混凝土的冬期施工中，情況有所不同，除了要防止早期混凝土被凍外，還存在著控制溫差、防止裂縫的問題，而且防凍與防裂之間往往還存在著矛盾。在設(shè)計和施工中，必須妥善解決這個矛盾，兼顧防凍與防裂兩方面的要求。這是大體積混凝土冬期施工的主要特點。

混凝土冬期施工尤其是在嚴(yán)寒地區(qū)，無論采用何種施工方法，為了防止早期混凝土被凍，一般要求混凝土具有較高的澆筑溫度。但另一方面，正是由于氣候寒冷，基礎(chǔ)溫度和內(nèi)外溫差必然加大，往往超過允許溫差，不能滿足防止混凝土裂縫的要求。因此，在大體積混凝土冬期施工中，防凍與防裂矛盾集中反映咋混凝土澆筑溫度的選擇上。實踐證明，如果單純從防止混凝土早期被凍的角度出發(fā)，選擇過高的澆筑溫度，往往會造成混凝土開裂，導(dǎo)致混凝土施工的質(zhì)量問題。所以，大體積混凝土的冬期施工要選擇合理的澆筑溫度，采取一系列的技術(shù)措施。

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