基础施工中大体积混凝土裂缝的施工技术

摘　要：文章对大体积混凝土基础施工进行探讨，分析了大体积混凝土温度裂缝，提出了防止大体积混凝土裂缝的主要措施，并就大体积混凝土施工的有关问题进行了论述。

关键词：大体积混凝土；基础施工；施工工艺
一、概述
　　近年来，随着城市建设的迅速发展，高层、超高层以及特殊功能的建筑日益增加，建筑物的基础承重结构采用厚大体积混凝土工程越来越多。
　　解决大体积混凝土的施工问题，主要是防止温度裂缝的产生或把裂纹控制在某个界限内。大体积混凝土在施工阶段产生的温度裂缝有表面裂缝、结构内部出现的裂缝或贯穿整个断面的裂缝。
二、大体积混凝土温度裂缝分析
　　(一)内外温差影响
　　大体积混凝土结构浇筑后，水泥的水化热很大，聚积在内部的水泥水化热不易散发，混凝土的内部温度将显著升高。而混凝土表面则散热较快，这样就形成较大的内外拉应力，由于此时的混凝土抗拉强度很低，就会在混凝土表面产生表面裂缝。根据《混凝土结构工程施工及验收规范)}(GB50204--2002)规定：混凝土表面和内部温差应控制在设计要求的范围内，当设计均无温差规定，因此施工普遍按不超过25℃控制，个别工程放宽至30℃。
　　(二)温度陡降影响
　　寒潮来临，冷空气影响、暴风袭击、保温层失效、撤除温度层时间不当等均可导致表面温度突然下降，引起表面开张，由于这种温差形成的温度应力时间短，应力松弛影响小，更容易造成表面裂缝。
　　(三)内部温差影响
　　当大体积混凝土浇筑在基岩或老混凝土上时，由丁基岩(或老混凝土)的压缩模量(或弹性模量)较高，混凝土温度变形所产生的变形受到基岩(或老混凝土)的约束，而在新浇混凝土内部形成温度应力。在升温阶段，约束阻止新浇混凝土的温度膨胀变形，在混凝土内形成压碰力。而在降温阶段，新浇混凝土收缩(降温收缩与干缩)刚存在较强的地基或基础的约束而不能自由收缩，在新浇混凝土内部形成拉应力。由于升温较快，此时新浇混凝土的弹性模量较低，且徐变影响又较大，因此压应力较小；但是经过恒温阶段的降温时，新浇混凝土的弹性模量已较高，形成的拉应力也较大，除了抵消内部裂缝，当结构厚度较小且约束较大时，拉应力分布较均匀，而产生贯穿全断面的裂缝，影响结构安全和造成渗漏。
三、防止大体积混凝土裂缝的主要措施
　　（一)防止表面裂缝的措施
　　1．合理选择混凝土的配比，尽量选用水化热低和安全性好的水泥，并在满足设计强度要求的条件下，尽可能减少水泥用量，以减少水泥的水化热。
　　2．在混凝土中掺加超细矿物质粉(如粉煤灰、超细矿渣等)代替部分水泥，减少水泥用量。
　　3．在混凝土中掺入高效减水剂，提高混凝土强度，以减少水灰比。
　　4．利用60d或90d的强度代替28d的强度，以减少水泥用量。
　　5．采用中砂、大集料，如用5—40mm的石子代替5—20mm的石子，可减少水泥用量。
　　6．掺入适量的微膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力。
　　7．根据施工季节的不同，分别采用降温法和保温法施工。夏季主要用降温法，即在搅拌混凝土的拌合水中加入碎冰或冰水，在浇筑混凝土后采用冷水养护降温，但要注意水温与混凝土温度之差不超过20℃。冬期可采用保温法施工，即在混凝土成型后，利用模板和保温材料(常用的草袋、锯末、湿砂、塑料布等)、碘钨灯或定时喷浇热水等方法，提高混凝土表面及四周散热面的温度。
　　8．采用分层与分段浇筑法，使混凝土的水化热能尽快散失。
　　9．设置后浇带，当大体积混凝土平面尺寸过大时，可适当设置后浇缝，以减少外约束力和温度作用，同时也有利于散热，降低混凝土的内部温度。
　　(二)防止内部裂缝的措施
　　防止内部裂缝除采取上述措施外，还应采取以下措施：
　　1．对于浇筑在桩上的大体积混凝土基础，可采用目前常用的整浇长度演算方法控制。
　　2．浇筑在岩基或老混凝土上约束较大的大体积混凝土板，应作内部温差控制设计。
　　3．当存在内部温差控制要求时，除了采用切实措施降低浇筑温度外，主要应设法降低水泥水化热升温。目前普遍使用的保温养护法虽然防止了表面裂缝产生，但是因为混凝土热量散失少，造成混凝土内最高温度升高，内部温差因此加大，内部或贯穿裂缝的危险性增加。这方面的问题应引起重视，必要时可在混凝土内埋设蛇形冷却水管，进行通水冷却，可降低内部温度6一lO℃。
　　4．改善约束条件，降低外力约束力，如在混凝土垫层上铺卷材或先铺一层低强度水泥砂浆。
四、大体积混凝土的施工
　　(一)材料要求
　　1．水泥：应选用发热量低，初凝时间较长的矿渣水泥、火山水泥。
　　2．砂：选用级配良好的中砂或粗砂，含泥量≤1%。
　　3．石子：采用5-40mm的碎石或卵石。当混凝土用泵输送时，碎石最大粒径与输送内径之比宜小于或等于1：3；卵石宜小于或等于1：2．5。
　　4．添加剂：掺入适量的超细矿物质粉(如粉煤灰、超灰矿渣等)、减水剂或缓凝减水剂、微膨胀剂等。
　　(二)施工工艺要求
　　大体积混凝土的施工，一般宜在最高气温不高于30℃时为宜，应周密分析和计算温度应力，并采取相应的降温措施。
　　1．浇注方法。大体积的浇筑，应根据整体连续浇筑的要求，结合结构尺寸的大小、钢筋疏密、混凝土供应等具体情况，选用以下三种方法：
　　(1)全面分层，即把整体结构层分为数层浇筑。这种方法适用于结构平面尺寸不太小的工程。一般从外面开始，沿长边推进浇筑，可从中间向两端或两端向中间同时进行浇筑。
　　(2)分段分层。适用于厚度较大而面积或长度也较大的工程。施工时从底层开始浇筑混凝土，进行到一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。每层厚度为30～40cm，上下层间隔时间不得超过初凝时间6小时，分层浇注增加散热面，加快热量释放，使浇注后的混凝土温度分布比较均匀，并可避免形成施工冷缝。控制好混凝土的坍落度和入模温度，并加强混凝土的振捣，确保混凝土的连续浇注。
　　(3)斜面分层。适用于厚度较薄的工程。施工时竖向厚度一次成型。
　　2．温度、温差监测。为及时掌握大体积混凝土内外温差、温度陡降与内部温差的变化，便于调整养护措施，应对混凝土进行温度、温差监测。
　　(1)测量点的布置。沿浇筑的高度，应布置在底部、中部和表面，垂直测点间距一般为500～800mm，平面方向布置在边缘与中间，平面测点间距一般为2．

55mm，当使用热电偶温度计时其插入深度一般不应小于热电偶外径的6～10倍，则测温点的布置距边角和表面应大于50mm。
　　(2)测温制度。在混凝土湿度上升阶段每2h测一次，温度下降阶段每8h测一次，同时应测大气温度。7天以后每天一次，一直持续2周。目前，在大体积混凝土温度、温差监测的工作中引入了计算机技术，提高了检测速度与检测精度，并可进行不问断的自动检测，实现了监测工作自动化。在程序编制中输入最大温差控制值，可以实施温差超值声、光自动报警，根据温差打印的检测数据，及时采取有效措施温度及其变化发展的趋势，及时采取有效措施对混凝土的内外温差、温度陡降与内部温差进行控制。
五、总结
　　大体积砼施工是一个系统工程，不仅要有技术措施，而且还要有组织措施和管理措施，为保证施工处于受控状态，浇筑时应建立由施工、监理、甲方等多方共同组成的现场质量保证体系机构，对保证混凝土的浇筑质量和连续施工有很好的作用；后期的监测、养护最为关键，一定要在时间、人员、材料、设备予以保证。