大體積筏板基礎(chǔ)混凝土裂縫的控制

張立中，楊 毓，何 平

（1.鞍山東建工程集團(tuán)有限公司，遼寧 鞍山 114005；2.營口天輔建筑工程有限公司，遼寧 營口 115000；3.沈陽北方建設(shè)股份有限公司，遼寧 沈陽 110042）

0 前言

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，成片的高層或超高層住宅小區(qū)建設(shè)在我們建筑施工企業(yè)承攬的項(xiàng)目中占比在逐年攀升，而筏板基礎(chǔ)又是高層或超高層建筑的首選基礎(chǔ)形式，對(duì)于高層或超高層建筑的筏板基礎(chǔ)其斷面厚度基本在1m以上，屬于大體積砼施工。為保證建筑物的基本使用功能，筏板基礎(chǔ)必須具有良好的結(jié)構(gòu)性能和抗?jié)B性能，大范圍且貫通的砼裂縫即影響地下室的使用功能，又會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成損害。所以確保筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)無有害裂縫則成為了施工中質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

近年來我公司承攬施工的成片高層住宅小區(qū)項(xiàng)目，均為深地下室筏板基礎(chǔ)，筏板厚度在1.2m至2.0m之間，屬于大體積砼施工。本文在總結(jié)實(shí)際案例的基礎(chǔ)上，從預(yù)拌砼生產(chǎn)廠家、原材料、配合比、運(yùn)輸、攪拌、澆筑、振搗和養(yǎng)護(hù)等方面分析了影響砼結(jié)構(gòu)裂縫的因素，并提出了一些具體可行的應(yīng)對(duì)措施來確保砼滿足規(guī)范要求。

1 大體積砼裂縫成因、種類及危害

1.1 大體砼裂縫成因及種類

預(yù)拌砼土主要由水泥、細(xì)骨料、粗骨料、水、外加劑（主要有減水、泵送、防水膨脹劑等）、摻合料（主要為粉煤灰和礦渣粉，其作用是降低單方水泥用量、降低水化熱、改善砼和易性并提高硬化后砼的耐久性）等組成。

大體積砼結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)截面大，水泥在水化過程中會(huì)釋放大量的水化熱，砼澆筑7天之內(nèi)水化熱值將達(dá)到最大，水泥在水化熱過程中會(huì)引起溫度應(yīng)力和溫度變形，這種變化會(huì)使砼產(chǎn)生大幅度的收縮，稱溫度收縮應(yīng)力，溫度收縮應(yīng)力是導(dǎo)致砼產(chǎn)生裂縫的主要原因。這種裂縫有表面裂縫和貫通裂縫兩種，這二種裂縫不同程度的都屬于有害裂縫。

1.2 大體積砼裂縫的危害

表面裂縫是因?yàn)轫攀湛s產(chǎn)生的裂縫，在硬化后期，砼內(nèi)部自由水分蒸發(fā)，就會(huì)出現(xiàn)干燥收縮，而表面干燥收縮快，中心干燥收縮慢，使砼表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，造成砼開裂。表面裂縫如果深度達(dá)到鋼筋位置，鋼筋與砼分離，即降低了砼對(duì)鋼筋的握裹力，又使鋼筋暴露在自然環(huán)境的空氣中，會(huì)對(duì)鋼筋造成腐蝕，減少結(jié)構(gòu)的使用年限。

貫通裂縫是因?yàn)轫疟砻婧蛢?nèi)部的溫度外低內(nèi)高，在砼內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，表面拉應(yīng)力無限制可以擴(kuò)展，內(nèi)部的應(yīng)力由于受結(jié)構(gòu)約束限制，不能擴(kuò)展，內(nèi)外應(yīng)力的不同步進(jìn)行，拉應(yīng)力一旦超過砼的抗拉強(qiáng)度極限，應(yīng)力就在砼的內(nèi)部形成裂縫，大體砼由于體量大，應(yīng)力約束更大，更容易形成這種溫度應(yīng)力裂縫。這種裂紋往往是貫通砼結(jié)構(gòu)內(nèi)部，對(duì)結(jié)構(gòu)造成永久性的損害，影響結(jié)構(gòu)安全和使用功能，而且會(huì)引起地下室滲漏。

1.3 大體積砼裂縫控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

為了有效地控制有害裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，從控制砼的水化升溫、延緩降溫速度、減小砼收縮、提高砼的極限拉伸強(qiáng)度、改善約束條件和設(shè)計(jì)構(gòu)造等方面全面考慮，同時(shí)更應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際，采取對(duì)應(yīng)的措施，從而降低或者避免影響結(jié)構(gòu)安全和使用功能的有害裂縫的出現(xiàn)。

2 大體積砼生產(chǎn)過程的控制

2.1 生產(chǎn)廠家的控制

首先是選擇合格的預(yù)拌砼生產(chǎn)廠家，在經(jīng)常合作的砼廠家中進(jìn)行考察，選擇信譽(yù)好、管理好、生產(chǎn)體量大、實(shí)驗(yàn)室和攪拌站管理科學(xué)規(guī)范，有強(qiáng)大的技術(shù)力量，運(yùn)輸距離近的廠家（因長途運(yùn)輸造成砼坍落度損失，又不會(huì)由于交通堵塞影響砼的和易性）。

對(duì)于某個(gè)工程，必須采取“四固定”的原則即固定預(yù)拌砼的生產(chǎn)廠家、固定水泥廠家和品種、固定外加劑廠家和品種、固定摻和料。如需更換廠家或品種時(shí)，應(yīng)重新設(shè)計(jì)砼配合比，嚴(yán)禁將不同廠家的水泥混裝在一個(gè)水泥罐中。

2.2 原材料的控制

（1）水泥：優(yōu)先選用低水化熱或中水化熱的普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥，根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度選擇材料供應(yīng)充分的水泥生產(chǎn)廠家，進(jìn)行水泥對(duì)比試驗(yàn)，從中選擇出水化熱低、強(qiáng)度高的水泥廠家和品種。

（2）粗骨料：碎石含泥量不大于1%，選用至少三家采石場(chǎng)的石子，不同粒徑的石子多做出幾組對(duì)比試驗(yàn)，從中選擇出級(jí)配良好的石子配制的砼。

（3）細(xì)骨料：中砂，細(xì)度模數(shù)2.80～3.00的中砂(通過0.315n篩孔的砂不少于15%)，平均粒徑大于0.5mm，含泥量不大于1%。選用多家砂場(chǎng)和不同部位采集的砂做對(duì)比試驗(yàn)，選擇中合適的砂拌制砼。

（4）摻合料粉煤灰：在摻入前應(yīng)做對(duì)比試驗(yàn)，選擇出最適宜的粉煤灰摻量，一般控制在水泥重量的10%～15%。不同批次的粉煤灰顆粒、成分均有所不同，也是影響摻量的因素，所以對(duì)每批次的粉煤灰都需要進(jìn)行試驗(yàn)，保證砼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

（5）外加劑：預(yù)拌砼中的外加劑是砼的重要組成部分，選擇質(zhì)量良好的外加劑，是砼質(zhì)量的根本保證。在預(yù)拌廠生產(chǎn)砼前，應(yīng)根據(jù)砼的抗?jié)B標(biāo)號(hào)、運(yùn)輸距離、澆筑時(shí)間、澆筑距離等因素，選用多廠家的外加劑做對(duì)比試驗(yàn)，做到優(yōu)中選優(yōu)。對(duì)于確定使用的外加劑，一次采購足量確保在施工過程中不斷檔。

2.3 配合比的控制

（1）提前做好砼的試驗(yàn)配合比，在已經(jīng)選擇的各種砼組成材料后，根據(jù)有可能澆筑砼日期時(shí)的氣溫等各種情況，進(jìn)行砼的試配，從中優(yōu)選出最合理的施工配合比。

（2）施工前同設(shè)計(jì)單位協(xié)商，經(jīng)設(shè)計(jì)單位同意，利用砼60天的后期強(qiáng)度進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，減少水泥用量。根據(jù)試驗(yàn)，每增減10kg水泥，其水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升降1℃。

（3）摻加相應(yīng)的緩凝型減水劑，如木質(zhì)素磺酸鈣（摻量為水泥重量0.25%）。

（4）選擇級(jí)配良好的粗細(xì)骨料，將砂、石含泥量控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

2.4 攪拌的控制

（1）砼攪拌也是至關(guān)重要的環(huán)境。在澆筑前，施工現(xiàn)場(chǎng)和攪拌站均應(yīng)密切關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，天氣炎熱季節(jié)時(shí)應(yīng)將水泥及粗細(xì)骨料儲(chǔ)存在低溫環(huán)境中。做好粗細(xì)骨料的含水率測(cè)試，保證攪拌用水量準(zhǔn)確。

（2）根據(jù)天氣溫度澆筑時(shí)間運(yùn)輸距離等綜合因素，計(jì)算出混凝土的出罐溫度，入模溫度，及時(shí)調(diào)整砼原材料的入罐溫度，在天氣過熱時(shí)，攪拌用水調(diào)整為冰水，但水中不得含有冰塊。

2.5 運(yùn)輸過程的控制

砼在運(yùn)輸過程中主要影響因素是道路塞車和到達(dá)澆筑地點(diǎn)由于其他因素不能立即澆筑。所以在砼運(yùn)輸車上必須帶有緩凝減水劑，當(dāng)在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)沒有到達(dá)運(yùn)輸?shù)攸c(diǎn)進(jìn)行澆筑時(shí)，砼就有坍落度的損失，會(huì)嚴(yán)重影響砼的澆筑質(zhì)量。運(yùn)輸罐車、泵車須隨車攜帶高效減水緩凝劑，必須與砼攪拌時(shí)使用的完全一致，由預(yù)拌廠家的技術(shù)人員對(duì)運(yùn)輸罐車、泵車司機(jī)進(jìn)行培訓(xùn)，確保二次投入外加劑的操作質(zhì)量。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工的控制

3.1 大體積砼施工，應(yīng)根據(jù)工程具體情況，編制技術(shù)措施。

3.2 大體積砼溫度收縮應(yīng)力計(jì)算是確定整體澆筑或豎向分段施工方案和制定溫控技術(shù)措施的依據(jù)。一般情況下，溫控指標(biāo)不大于下列數(shù)值：

（1）砼澆筑塊體的降溫速度為1.5℃/d。

（2）砼入模溫度不超過28℃，一般控制在25℃左右。

（3）砼澆筑塊體的里外溫差控制在25℃。

（4）砼澆筑塊體在澆筑入模溫度基礎(chǔ)上的最大溫升值為35℃。

3.3 砼的澆筑

（1）根據(jù)每次澆筑砼數(shù)量及基礎(chǔ)平面尺寸，配備砼泵車及攪拌運(yùn)輸車，其數(shù)量應(yīng)滿足連續(xù)澆筑的要求，防止“冷縫”的出現(xiàn)。

（2）澆筑砼應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，當(dāng)必須間歇時(shí)，間歇時(shí)間應(yīng)縮短，并應(yīng)在前層砼凝結(jié)之前，將次層砼澆筑完畢。當(dāng)層間間隔超過規(guī)定時(shí)，層面應(yīng)按施工縫處理，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

①清除澆筑層表面上的浮漿；

②層面鑿毛、均勻的漏出粗骨料；

③在上層砼澆筑之前，應(yīng)用壓力水沖洗表面污物。

（3）采取二次振搗法，澆筑后及時(shí)排除表面積水。

3.4 砼養(yǎng)護(hù)和溫度控制

（1）選擇較適宜的氣溫澆筑大體積砼，盡量避開炎熱天氣澆筑砼，夏季可采用低溫水或冰水?dāng)嚢桧?，?duì)骨料進(jìn)行預(yù)冷或?qū)橇线M(jìn)行覆蓋，設(shè)置遮陽裝置避免日光直曬，以降低砼拌合物的入模溫度。

（2）在每次砼澆筑完畢后及時(shí)采取保溫養(yǎng)護(hù)措施，砼上表面搭接覆蓋草袋、澆水養(yǎng)護(hù)；砼側(cè)面覆蓋防雨布或塑料薄膜，保溫保濕，在寒冷和大風(fēng)季節(jié)搭設(shè)擋風(fēng)設(shè)施和保溫棚。覆蓋層的厚度應(yīng)根據(jù)溫控指標(biāo)的要求計(jì)算后確定。

（3）保溫養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間，應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力加以控制確定，但不得少于15天。

（4）封閉與外界相連通的溝道和孔洞。

（5）在砼保溫養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)對(duì)砼入模溫度、砼澆筑塊體的里外溫差、升溫曲線、降溫速度及環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（6）當(dāng)砼內(nèi)外溫差超過25℃時(shí)，應(yīng)向基礎(chǔ)內(nèi)部預(yù)埋的冷卻水管輸入循環(huán)冷卻水，降低砼水化熱溫度。

（7）砼澆筑溫度的測(cè)試，每工作班（8h）不少于2次。

（8）澆筑塊體內(nèi)外溫差，降溫速度及環(huán)境溫度的測(cè)試，每晝夜不少于8次。

（9）測(cè)溫點(diǎn)按下列方式布置

①溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置范圍以所選砼澆筑塊體平面圖對(duì)稱軸線半條軸線為測(cè)溫區(qū)，在測(cè)溫區(qū)內(nèi)溫度測(cè)點(diǎn)呈平面布置。

②在基礎(chǔ)平面半條對(duì)稱軸線上，溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位不少于4處。

③沿砼澆筑塊體厚度方向，每一點(diǎn)位的測(cè)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)不少于5點(diǎn)。

④砼澆筑塊體的外表溫度，應(yīng)以混凝土外表以內(nèi)50mm處的溫度為準(zhǔn)。

⑤砼澆筑塊體底表面的溫度，應(yīng)以砼澆筑塊體底表面以上50mm處的溫度為準(zhǔn)。

（10）溫度計(jì)選擇

由于在砼測(cè)溫中，測(cè)量精度一般要求不高（±0.5℃），因此正常施工情況下均采用玻璃溫度計(jì)測(cè)設(shè)砼溫度。

4 施工構(gòu)筑措施

（1）對(duì)大體積砼與巖石地基、基礎(chǔ)與厚大的砼墊層之間設(shè)置滑動(dòng)層，可采用平面澆瀝青膠鋪砂，刷熱瀝青、鋪設(shè)卷材；在垂直面部位設(shè)置緩沖層，如鋪設(shè)30～50mm厚瀝青木絲板或聚苯乙烯泡沫塑料，以消除嵌固作用，釋放約束應(yīng)力。

（2）采用分層或分塊澆筑大體積砼，水平分層厚度最大不超過300～500mm，分段長度控制在20～30m左右。

（3）改善配筋。為了保證每個(gè)澆筑層上、下均有溫度筋，建議設(shè)計(jì)人員將分布筋作適當(dāng)調(diào)整，溫度筋最好是細(xì)而密。在截面突變和轉(zhuǎn)折處，增加構(gòu)造鋼筋，以改善應(yīng)力集中，防止裂縫出現(xiàn)。

5 結(jié)語

通過對(duì)預(yù)拌砼生產(chǎn)及施工的各個(gè)環(huán)節(jié)的有效控制，目前我公司所承攬的多項(xiàng)工程地下室底板均沒有發(fā)生由于裂縫引起的滲漏，多項(xiàng)工程被評(píng)為遼寧省和鞍山市優(yōu)質(zhì)主體結(jié)構(gòu)工程。在今后的類似工程中將繼續(xù)考察探討大體積砼施工縫的控制技術(shù)工作，不斷完善施工工藝，確保大體積筏板基礎(chǔ)砼的施工質(zhì)量。

［1］張國方.建筑材料標(biāo)準(zhǔn)匯編［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［2］東南大學(xué)，天津大學(xué)，同濟(jì)大學(xué).混凝土結(jié)構(gòu)（第二版）［M］.北京：中國建筑出版社，2002.

［3］楊少謀.混凝土的自身收縮及其控制措施［J］.西北水力發(fā)電，2004，1：72-73.

［4］王留國，李武華.淺談混凝土的施工溫度與裂縫［J］.科技信息，2007，23：101.

［5］楊永華.土木工程材料［M］.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2004.

［6］程紹軍，張曉波.大體積混凝土的溫度收縮裂縫控制方法［J］.黑龍江科技信息，2002，5：95.

［7］苑玉鳳.實(shí)施水泥新標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)資料匯編［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［8］劉偉，解磊，王宇陽.復(fù)合地基承載力深度修正研究［J］.沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，29（4）：682-686.