刍议大体积\大面积混凝土施工中的裂缝控制

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　　【摘要】下文主要论述了大体积、大面积混凝土产生裂缝的控制方法。针对混凝土结构施工思路与施工方法提出了相应的处理措施,以供类似工程参考。
　　【关键词】:大体积混凝土;大面积混凝;抗渗抗裂;裂缝控制
　　 某工程建筑面积61112万m2,其中地下室面积为10888m2,属大面积、不规则地下室钢筋混凝土结构。地下室结构多样,形成了多个坑中坑,坑底标高最低-7.95 m。该工程针对结构超长、超宽情况,设置了两道后浇带将地下室十字交叉分成四块,后浇带宽为800mm。基础底板厚度450 mm、550 mm,承台厚度1000 mm、1200 mm,混凝土强度等级为C40,外墙板厚度350 mm、400 mm,深坑墙板厚度300 mm、400 mm,混凝土强度等级为C40。抗渗等级均为P6。后浇带混凝土强度等级提高一级。所用混凝土均为商品混凝土。
　　1抗渗抗裂措施的制定
　　 我们把不规则超长、超宽地下室混凝土的抗渗抗裂作为工程的重点攻关项目。经过反复研究、讨论以及专家论证,认为对地下室底板、墙板施工须从设计、材料、施工及环境养护四个方面综合采取有效措施,才能确保地下室的施工质量。
　　1・1设计
　　 (1)基坑底板高低错落处及底板、墙板交接处应加强构造钢筋,防止裂缝展开。
　　 (2)外墙板是抗渗抗裂的薄弱环节,故应减少水平构造筋的直径,缩小水平筋间距,提高配筋率,从而提高混凝土的拉伸极限。将原Ⅲ级钢16@180改为新Ⅲ级钢12@100提高钢筋配筋率。
　　 (3)充分利用混凝土的后期强度,将标准强度由28d强度改为60d强度。
　　 (4)虽然本工程底板厚度仅为450 mm、550mm，承台厚度为1000 mm、1200 mm,但依然可能由于体积变形而引起裂缝,故应将该地下底板结构定性为大体积混凝土。
　　1・2材料
　　 (1)本工程地下室混凝土施工正值8月,日均气温30℃以上,故须采取措施降低各集料的原始温度及混凝土的入模温度(控制在30℃左右),从而降低水化热温度峰值。具体措施有：出厂水泥须冷却7 d以上；浇水冷却石子；水池加盖或加入冰渣使水温降低等。
　　 (2)采用525矿渣水泥，从而有效降低混凝土水化热性能。
　　 (3)严加控制砂石质量。砂选中砂,细度模数为2.5左右,含泥量控制在2%以内。碎石选5 mm~31.5 mm的小碎石,含泥量不得超过1%。碎石中针片状颗粒含量,不得大于15%。
　　1・3施工
　　 (1)采用泵送混凝土,严格控制坍落度,混凝土塌落度在12-14 cm±2 cm。
　　 (2)分层浇捣,逐步推进,严格控制振捣的时间及插入深度,防止漏振和过振。
　　 (3)采用二次振捣技术。当浇筑后的混凝土即将凝结时,在适当的时间内给予再振捣,增加混凝土的密实度,减少混凝土内部微裂缝和提高混凝土的强度,提高抗渗性能。
　　 (4)混凝土浇筑12 h左右,在混凝土表面采用二次压光,以减少沉缩变形所引起的表面裂缝。
　　 (5)采取泌水处理措施,在模板四周侧模的底部、上口开设排水孔,使多余的水分从孔中自然排出。
　　1・4养护及环境
　　 (1)墙板养护是结构抗裂的重要控制点,要带模养护不少于7 d（拆模前宜松开模板浇水养护）,拆摸后利用穿墙螺栓固定草袋或麻布,覆盖墙面,进行喷淋养护(塑料管带有细孔)至30d。
　　 (2)底板混凝土浇筑后,在其表面马上覆盖一层塑料薄膜,然后长时期地浇水养护。潮湿养护的时间越长越好。由于本工程的重要性,养护时间不应少于14d。
　　 (3)混凝土浇捣时间宜选在傍晚开始。
　　 (4)及时跟进外墙的防水与回填工作,尽可能不让外墙在干燥环境中暴露。
　　2混凝土级配设计
　　 (1)墙板、底板采用低水化热的矿渣水泥，外加粉煤灰和减水剂。
　　 (2)混凝土配比如下: C40/P6;水泥340，粉煤灰100，砂子720，石子1070，JM-∏3.86，水175。
　　3混凝土浇捣
　　 (1)底板混凝土浇捣时以后浇带为界,分成四个区域进行分块施工。各块均采用泵送商品混凝土,一次浇捣成型。墙板混凝土的浇筑也采用泵送混凝土,确保连续施工,避免冷缝的出现。
　　 (2)底板浇混凝土时布置2台泵车。根据以往经验估计,泵车每小时供料≥30 m3,可以保证混凝土不出现冷缝。
　　 (3)在浇筑过程中,应遵循“同时浇捣、分层推进、一次到顶、循序渐进”的成熟工艺。振捣时重点控制两点,即混凝土流淌的最近点和最远点,振动点振动时不能漏振,尽可能采用两次振捣工艺,以提高混凝土的密实度。
　　 (4)高频振动棒要垂直插入,快插慢拔,插点交错均匀,在振捣上一层混凝土时,应插入下一层5 cm,以消除两层间的接缝,同时在振捣上层混凝土时以表面呈水平并出现水泥浆且不再出现气泡、不再明显沉落为宜。
　　 (5)承台内的积水厚度应保证在5 cm以下(利用水泵抽取),待浇捣混凝土时,随着混凝土的浇捣将积水赶至承台外,与泌水一同排除。
　　4混凝土温度监测
　　 为了进一步摸清大体积、大面积混凝土水化热量以及不同深度处温度场升降的变化规律,以便有的放矢地采取相应技术措施控制内外温差,确保底板混凝土的工程质量,我们对深坑底板及大尺寸承台进行温度监控。
　　 (1)测温仪器采用铜热电阻在底板及承台有代表性的部位布置16个测温点,每一测点埋设上、中、下3只电阻,上、下埋点距混凝土上下表面50 mm,中埋点在混凝土中心。
　　 (2)浇捣后24 h开始测温,间隔时间升温阶段每2h测一次，降温阶段每4h测一次，7天后，每8h测一次。
　　 (3)检测结果表明: 1)温度峰值(最大为67℃)出现在3 d左右,最大温差23・7℃; 2)中心点温度上升最快也最高,底部温度上升最慢也最低; 3)上端测点温度首先下降,中心点持续一段高峰后缓慢下降,而底部温度则在相当长的时间保持平缓上升趋势; 4)中心点和底部测点曲线较光滑,上端测点的曲线由于受外界影响较大,波动较明显。
　　5体会
　　 本工程地下室混凝土结构施工至今已过一年,经验收,未出现有害裂缝,施工质量优良,通过施工实践有以下一些体会:
　　 (1)采用低水化热矿渣水泥、降低水胶比等措施,可以明显改善混凝土的界面粘结强度,虽然矿渣水泥早期强度低，但由于大体积、大面积混凝土内温度较高，水泥水化速度较快，基本不影响混凝土早期强度。以混凝土不同龄期的试块平均强度为例(见下表)。
　　
　　
　　
　　(2)在夏季施工,对混凝土的原材料进行预冷处理很有必要。混凝土内部温度与入模温度有很大关系,降低入模温度,可以有效地减小混凝土的内外温差。
　　 (3)我们应改变原有根据底板厚度而判定其是否为大体积混凝土的常规。但凡由于体积变形而引起裂缝,我们就应将其定性为大体积混凝土,从而采取相应措施,会取得较好效果。
　　 (4)慎用外加剂。我们在方案制定前,对几种微膨胀剂做了几组膨胀试验,结果发现微膨胀剂在水中养护具有一定的膨胀作用,而在自然条件下养护却效果甚微,有的甚至还增进了收缩。我们只是在墙板处掺加了膨胀剂,并强调喷水养护要充分,做到经济合理科学。
　　 (5)施工养护是保证混凝土质量极其重要的一个环节。良好的养护工作,对降低混凝土的降温速率和内外温差值有着明显的效果,有效提高了混凝土自身的免疫能力。
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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