10m厚大體積混凝土施工裂縫控制技術(shù)

徐明昱，李日榮，鄺喜旗

（中國建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東 深圳 518048）

1 工程概況

騰訊廣州總部大樓項目位于廣州市海珠區(qū)，規(guī)劃項目建設(shè)用地面積為12 017m2。其中南塔樓38 層，建筑高度為206.75m，北塔樓8 層，建筑高度為54m，核心筒外框架結(jié)構(gòu)。設(shè)有4 層地下室（負(fù)一層含夾層），基坑開挖深度約23m。

本工程地下室核心筒區(qū)域底板厚度2.8m，最大集水坑深7.3m，底部混凝土厚度達(dá)到10m，為超厚大體積混凝土，見圖1。通過原材料選擇、降低混凝土水化熱、控制混凝土入模溫度、優(yōu)化施工工藝、澆筑后溫度控制等措施，控制混凝土裂縫的產(chǎn)生，避免返工、修補(bǔ)等，完成10m 厚大體積混凝土的施工。

圖1 地下室底板分區(qū)平面圖

2 混凝土裂縫原因分析

混凝土裂縫的控制影響結(jié)構(gòu)的整體性和質(zhì)量，對于本項目的10m 厚大體積混凝土，產(chǎn)生裂縫主要有以下幾方面原因。

1）水泥水化熱過高 混凝土內(nèi)部溫度高外界溫度低，造成內(nèi)外溫差，產(chǎn)生溫度裂縫。水泥在水化過程中會產(chǎn)生熱量，10m 厚大體積混凝土整個結(jié)構(gòu)斷面和三層樓層一樣高，混凝土的對流換熱系數(shù)較小，在水化過程產(chǎn)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，猶如地核一樣，內(nèi)部溫度越積越高?；炷镣獗砻娴臏囟入S著外界氣溫變化而變化，內(nèi)外溫差增大，溫度應(yīng)力也越大，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫。

2）混凝土的收縮裂縫 混凝土中水泥硬化必須有水存在才能進(jìn)行，但混凝土拌合物中約80%的水分要蒸發(fā)。水分蒸發(fā)時會引起混凝土體積的收縮，產(chǎn)生收縮應(yīng)力，此時混凝土處于塑性狀態(tài)，當(dāng)收縮時表面蒸發(fā)的水分不能及時得到補(bǔ)充，收縮應(yīng)力超過了當(dāng)時混凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會產(chǎn)生收縮裂縫。

3）結(jié)構(gòu)施工裂縫 10m 厚的大體積混凝土區(qū)域附近的底板僅厚2.8m，產(chǎn)生了7m 左右的高差，模板的側(cè)壓力過大?；A(chǔ)底板過深，下部鋼筋密集，且存在主體鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)埋件，振搗過程中難以控制鋼筋的位移和保護(hù)層厚度，分層澆筑時間間隔太久，產(chǎn)生施工裂縫。

3 施工工藝

3.1 原材料選擇

1）商品混凝土坍落度 混凝土坍落度入泵時最高不超過18cm，最低不低于14cm；

2）水泥 使用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級為42.5，3d 水化熱≤240kJ/kg，7d 水化熱≤270kJ/kg，同時摻加適量的粉煤灰，確保了混凝土強(qiáng)度，降低了水泥用量。

3）砂石 混凝土粗骨料選用5～25mm 的碎石花崗巖，含泥量為0.3%，表觀密度為2 640kg/m3，針片狀顆粒含量為4.5%。砂選用水洗中砂，含泥量為1.3%，細(xì)度模數(shù)為2.6，表觀密度為2 640kg/m3。

4）混凝土和易性 為了保證混凝土在澆筑過程中內(nèi)部組成和結(jié)構(gòu)均勻，要求混凝土拌合物的組成材料有足夠的粘聚性，在泵送過程中不泌水、不離析。

5）混凝土強(qiáng)度 采用60d 齡期的混凝土強(qiáng)度作為設(shè)計強(qiáng)度，以降低水泥用量。

根據(jù)以上要求，制定了混凝土的配合比，見表1，其中外加劑為改型聚羧酸高效減水劑。

表1 10m厚大體積混凝土配合比

3.2 混凝土運(yùn)輸

混凝土攪拌時采用冰水拌和、砂石料場存放在背陰處、對混凝土運(yùn)輸車灑水降溫、混凝土輸送管道全程覆蓋遮陽材料并灑冷水降溫等措施可降低混凝土的出機(jī)和入模溫度，從而減少因內(nèi)外溫差過大造成過大的溫度應(yīng)力。

3.3 設(shè)置型鋼支撐架

10m 厚底板區(qū)域鋼筋支撐體系立柱采用10#工字鋼，3 區(qū)（圖1）坑?xùn)|側(cè)利用原坑中支撐立桿接長使用，中部縱橫桿采用┓63×5 角鋼，頂部縱橫桿采用6.3#槽鋼，架體四周每2～3 跨設(shè)置三角撐，三角撐采用┓40×40 角鋼。同時在混凝土底部設(shè)置馬凳和墊塊，保證10m 厚混凝土的保護(hù)層滿足要求。

4 澆筑后溫度控制

10m 厚的大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，必須采取控溫措施，測定澆筑后的混凝土表面和內(nèi)部溫度，將溫度差控制在25℃以內(nèi)，才能減少溫度應(yīng)力的產(chǎn)生。

4.1 溫度監(jiān)測

混凝土內(nèi)測溫采用熱電偶測溫技術(shù)，在混凝土內(nèi)預(yù)埋熱電偶，通過導(dǎo)線將其與電腦相連接，將溫度數(shù)據(jù)上傳至電腦中，把信息轉(zhuǎn)化成可見的數(shù)據(jù)從而實現(xiàn)精準(zhǔn)、實時的溫度監(jiān)控，其工作原理如下：預(yù)埋在混凝土內(nèi)的熱電偶，將溫度信號傳給數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器通過數(shù)據(jù)適配器轉(zhuǎn)化為電腦接受的信號源，并于電腦相連接，引用自動化控制程序，當(dāng)測溫點反饋的混凝土最高溫度與表層溫度之差大于20℃時，測溫系統(tǒng)發(fā)出警報，現(xiàn)場開啟冷卻水系統(tǒng)，用水降低混凝土內(nèi)部溫度，當(dāng)內(nèi)外溫差不大于15℃時暫停水冷卻作業(yè)。

4.2 水管布置

本工程10m 厚大體積底板混凝土采用DN32的PVC 管作為冷卻水管，厚度方向每2m 布設(shè)一層管網(wǎng)，水平方向管間距離為1.5m，距離混凝土邊緣為1.5m，入口處安裝球閥用于控制冷卻水開關(guān)和流速。如遇到集水井、電梯井則避讓。見圖2。

圖2 冷卻水管網(wǎng)布置圖

4.3 測溫點布置

為了能監(jiān)控10m 厚大體積混凝土內(nèi)部混凝土，選取4 個具有代表性位置的測溫點，所測的溫度曲線能全面反映混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度的變化情況，如圖3。按照混凝土頂表面、混凝土中心位置、混凝土底表面位置進(jìn)行布設(shè)測溫點，混凝土表面測溫點的高度為底板頂標(biāo)高下返200mm，中部測溫點為底板頂標(biāo)高下返5m 左右，混凝土底表面測溫點為底板底標(biāo)高上200mm 處；對管內(nèi)用水進(jìn)行循環(huán)冷卻時，在相鄰兩冷卻水管的中間位置布置測溫點，并把溫度測點布置在冷卻水管的進(jìn)出口處。

4.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

完成對10m 厚大體積混凝土澆筑后，及時進(jìn)行搓平壓實，在混凝土表面均勻覆蓋一層保溫草袋和兩層塑料薄膜，覆蓋塑料薄膜時相鄰兩幅之間搭接200mm，確保能夠把混凝土表面均勻蓋嚴(yán)，減少水分的散失，保證了對10m 厚大體積混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù)。在10m 厚大體積混凝土底板側(cè)面采用單層保溫草袋進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，通過電腦生成的混凝土溫度數(shù)據(jù)，采用控制冷卻水進(jìn)行混凝土內(nèi)部降溫，根據(jù)現(xiàn)場實際溫度再把循環(huán)后溫度升高的水適量進(jìn)行表面曬水養(yǎng)護(hù)，達(dá)到動態(tài)控制養(yǎng)護(hù)混凝土的目的。

5 結(jié)語

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，對超高層建筑的多層地下室的利用越來越常見。底板的面積大、厚度大，澆筑容易產(chǎn)生裂縫一直是困擾各個項目的難題，本項目的大體積混凝土施工采用了原材料控制、設(shè)置型鋼支撐架、冷卻水系統(tǒng)等工藝，有效解決了大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的問題，希望能對類似項目提供參考。