探析地下室大体积混凝土施工质量与裂缝控制

摘要：某大厦大体积混凝土采用一次连续浇捣的施工方案，在采取一系列切实有效的技术措施后，未产生结构有害裂缝，为超厚高强大体积混凝土施工积累了技术经验。

本文主要分析了某大厦地下室基础底板大体积混凝土施工质量控制，并提出一系列有效的裂缝控制措施，以供同类工程参考。

关键词：大体积混凝土；裂缝控制；降温措施

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

某大厦根据工程的后浇带部位确定了基础底板混凝土浇筑分四块，混凝土总量约为35 000 m3，混凝土强度等级为C60和C40，抗渗等级为P8。

2C60大体积混凝土施工的裂缝控制及技术措施

2.1混凝土配合比的确定

(1)水泥:采用42.5级P.O普通硅酸盐水泥，参考凝结时间为(h:min):初凝2:17，终凝3:40 h。C60混凝土属较高强度混凝土，应充分利用水泥的富余活性，尽量减少水泥用量，降低水化热。

(2)砂、石:粗骨料在泵送允许范围内加大为粒径5～25mm碎石，其中最大粒径的石子含量小于20%，含泥量小于0.5%；泥块含量小于0.2%；针片状颗粒含量小于3%。砂采用中砂，要求含泥量小于1%。

(3)水:为降低混凝土的入模温度，利用水淋砂、石料降温，并加入冰块保证混凝土入模温度在25℃~30℃。

(4)掺合料:

粉煤灰:在混凝土中掺加水泥用量10%以下的粉煤灰可减少单方水泥用量50 kg，显著推迟和减少发热量，延缓水泥水化热的释放时间，降低温升值20%~25%，(按单位水泥用量每增减10 kg，温升约升、降1℃)，本工程掺入17%的粉煤灰，用以有效降低水化热峰值。掺粉煤灰主要是用于替代部分水泥。减少水泥用量，降低水化热；改善混泥土的和易性和可泵性，提高混凝土的抗裂强度。本工程粉煤灰采用GB1556标准中的II级粉煤灰。另外，针对厚大砼水化热高的特点，搀加一定量的粒化高炉矿渣粉，对降低较高的水化热作用明显，配比得当，对保证砼强度和致密起到辅助作用。

(5)外加剂:

减水剂:在砼中掺入减水剂，不仅可获得减水和改善和易性的功效，更能提高水泥石的密实度，改善砼内部空隙分布，降低水灰比，减少水泥用量，降低水化热。本工程采用XG-HS1000型高效缓凝减水剂。UEA:UEA活性成分较高，可以明显改善混凝土的和易性，流动性，可泵性，提高混凝土的性能，同时UEA有微膨胀的性质，可以在一定程度上延缓大体积混凝土的裂缝的发展，达到工程的施工要求。

2.2混凝土浇筑过程的路线及机械安排

由于本工程施工区域东北两侧为马路，所以混凝土浇筑时，根据现场情况考虑混凝土输送泵、混凝土运输车辆的站位及运行路线，选择在北、东、南三侧布设混凝土输送泵进行混凝土浇注。根据现场实际情况和进度要求，分区进行混凝土浇筑。

2.3大体积混凝土的浇筑

由于本次施工的第一次混凝土为高标号混凝土和第二次混凝土为大体积混凝土，所以混凝土要严格控制入模温度。

(1)本工程混凝土浇灌要求一次浇注完成。对于厚度超过2 m的筏板，为减小浇筑离析，施工时采用“分层浇筑循序渐进，一次到位”的方法浇筑，每层混凝土的厚度为300~400 mm，同时可有效降低水化热集中释放。

(2)混凝土的运输和浇筑采用泵送方案，在现场集中搅拌站设固定泵3台，搅拌好的混凝土直接输送到基坑内浇筑。在基础北面设混凝土输送泵车1台(48 m)。按每台泵供应一个浇灌带(约6.7 m宽)，布设泵送管道，由西向东顺次浇筑，采取斜面分层向前推进，一次从底到顶。

(3)采用固定式泵，基础外的输送管道用扣件式钢管架支承并固定，基础底板上的管道利用设在基础内的钢筋支架固定，底板上部钢筋网片上，直接铺设脚手架作为操作平台，随浇随拆除管道并清洗。

(4)混凝土浇筑采取由西向东，分6条作业线，齐头并进，斜坡分层，循序前进，一次到顶的浇筑方法，即采用自然流淌形成斜坡混凝土的浇筑方法，能较好地适应泵送工艺，减少混凝土输送管道拆除、冲洗和接长的次数，提高泵送效率，保证上下层接缝。每层浇筑厚300～400 mm，混凝土自然形成的坡度，斜坡水平长度限制在20 m以内，必要时在下部设挡板。

(5)浇筑时，每隔30 min，采取在混凝土初凝时间内，对已浇筑的混凝土进行一次重复振捣，以排除混凝土因泌水在粗骨料、水平筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋之间的握裹力，增强密实度，提高抗裂性。浇筑成型后的混凝土表面水泥砂浆较厚，应按设计标高用刮尺括平，在初凝前用木抹子抹平、铁抹子压实，并撒水泥渗透结晶干面，随撒随抹，要求压入砼表面3～5 mm，以闭合收水裂缝。C60商品混凝土经泵送入坑后，混凝土的流动度、保水性仍很好，振捣方便，基本上无泌水，混凝土的密实性、匀质性均良好。

2.4混凝土外蓄内降综合养护措施

由于A区基础底板混凝土厚度达3.5 m，混凝土内部散热较困难，单纯的保温保湿养护将使养护周期延长，从而影响整个施工进度。故在混凝土内部排放冷却水管，通循环冷却水以加快内部的散热速度，从而缩短施工周期，并可控制混凝土内外温差，防止因温差产生的裂缝。冷却水管管经2寸，管材黑铁管，间隔1.8 m，进出水口各4个，其中出水口设置在电梯基础坑内，利用集水坑抽水循环。循环水管安装:

(1)底板施工中，布管改为一层，高度方向从底板下皮算起(1 750 mm)，水平间距(1 800 mm)，为减少水阻力分成两组，布管后用竖立管连接每组进出水管。所有转弯处采用套丝、弯头连接。冷却循环水管安装时，以钢筋骨架和支撑桁架固定牢靠。

(2)水源取自降水井，接入注水口。出水口设在集水坑，坑内用水泵与沉淀箱连接。养护时，沉淀箱冷却水改接注水口，形成循环，使内外温差不超过20℃。

3 C60大体积混凝土的温控措施

为了有效地控制基础砼的绝热升温和降温措施，避免温度应力裂缝的出现，对底板砼施工进行温度检测，以了解砼的温度场分布情况，从而能够及时的调整保温养护措施。

3.1采取措施降低了混凝土内外温差具体措施包括:

(1)在粗骨料堆场洒水降温，并用冰水搅拌；

(2)在筏型底板内设置冷却水管降低中心温度；

(3)混凝土入模温度控制在25~30℃；

(4)为避免环境温差变化造成结构温度应力，在混凝土底板表面护盖一层塑料薄膜，两层草袋作保温保湿养护。草袋上下错开，搭接压紧，交接处包裹，形成良好的保温层，使混凝土表面保持较高的温度。在墙壁模板四周盖几层草袋保温，可使混凝土外表与气温差缩小到25℃以内，同时可减少混凝土表面热扩散，充分发挥混凝土强度的潜力与材料的松弛特性，使应力小于抗拉强度。

3.2水化热温升控制措施

混凝土升温时间较短，一般在浇筑后的2~3 d，其间混凝土弹性模量低、基本处于塑性与弹塑性状态，约束应力很低，当水化热温升至峰值后，水化热能耗尽，继续散热引起温度下降，随着时间逐渐衰减，延续十余天至三十余天。混凝土降温阶段，弹性模量迅速增加，约束拉应力也随时间增加，因此控制降温曲线对保证大体积混凝土施工质量尤为关键。

3.3延缓温差梯度与降温梯度的措施

(1)底板均采用塑料薄膜草帘覆盖并浇水养护及保温措施，专人负责，覆盖于混凝土终凝后进行，原则上维持五天湿润覆盖状态，视测温结果而定，如五天内混凝土中心温度与大气温度温差已小于10℃，可视情况提前撤除，如5 d仍达不到此标准，则继续湿润覆盖，但浇水养护期始终不少于14 d。

(2)对于本工程厚大基础，除覆盖之外，另需采取以下措施:

①集水坑内注满循环水(可兼作降低混凝土初始温度之用途)，初期蓄水时应避免直接冲刷强度仍很低的混凝土面层。

②凝固后进行蓄水养护。由于此时混凝土已明显处于升温阶段，为避免凉水浇至混凝土表面造成骤冷表面混凝土开裂，第2 d养护时，出水管流出的循环水伸入电梯井坑，由井坑逐渐溢出直至流满整个底板，由集水坑抽出再注入进水口循环。因电梯井坑内的水经热能交换平衡，与混凝土温度已基本一致，将不存在骤冷突变情况。

③蓄水作为混凝土与外部大气热能交换的一个缓冲层，将理论上混凝土中心温度与表面温度、表面温度与大气温度各控制在25℃以内的常规温控指标转换为混凝土中心温度与表面温度、表面温度与蓄水温度之间的差值。因此保证蓄水部分的温度维持在一定的指标内对于保温效果非常关键，因水的导热系数较小，保温效果佳，因此实际上根据以上流程实施后，即使不采取其它措施，一般水温介于混凝土表面温度与相邻处大气温度之间，对于保证温差控制与延缓降温梯度相当理想。

④混凝土最高温升值一般发生于浇灌后2~4 d，此时也是蓄水养护的最佳阶段。当出水温度下降至40℃以下时，出水口接入水箱内，经冷却后再注入进水口形成循环。然后抽干底板明水，采取覆盖塑料薄膜和草袋保温措施。

3.4大体积混凝土在养护过程中的温度变化规律

为掌握基础内部混凝土实际温度变化情况，了解冷却水管进出水温度，对基础内外部及进出水管进行测温记录，以指导混凝土的养护工作，并同时控制冷却水流量及流向。测温设备采用“大体积混凝土温度微机自动测试仪”，温度传感器预先埋设在测点位置上。混凝土测温仪自混凝土浇捣开始时即运转，连续测温近一个月，测温情况显示:混凝土入模温度为23.8～24.9℃，混凝土最高温度为86.5℃。

本工程的大体积混凝土测温情况有以下特点:

(1)基础混凝土的升温期在96 h，这主要是由于混凝土浇筑入模后达到一定的温度，而基础底板的混凝土厚度又比较大，故加快了水泥水化的进行，早期水化热积聚上升，造成了混凝土的升温速度加快；而升至最高温度后未形成一较长的高温持续时间，是由于基础内部设置了冷却水管，有效的带走了混凝土的内部热量。

(2)当冷却水停止循环后，混凝土降温速度明显减缓，靠近基坑的混凝土受冷却水影响较小，整个降温过程的降温速率较均匀、缓慢。

(3)混凝土在整个降温过程中，内外温差均控制在25℃。在揭除保温层后，未发现有害裂缝和表面裂缝。