高层建筑地下室底板大体积混凝土施工裂缝控制

摘要:地下室底板大体积混凝土裂缝控制是施工中的重点也是难点，裂缝能否有效控制直接影响着建筑物的使用寿命和安全性。本文结合工程实例，从浇捣时间控制、泌水处理、表面处理、混凝土测温控制、养护、底板后浇带的施工方面探讨，旨在避免地下室底板产生混凝土裂缝，以提高施工质量。

关键词：大体积混凝土；配合比；养护；测温控制；裂缝控制

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

随着城市的发展日益迅速，建筑规模不断的扩大，高层建筑在城市中不断的涌现，越来越多的高层住宅区、写字楼等大型公共建筑欣然拔地而起，这些建筑基础结构大部分都由大体积混凝土构成，以便有足够的承载力支撑高耸的主体，同时也有了充足的空间构成地下室，供业主与消费者停放车辆、储存物品。但是混凝土结构在建设和使用过程中会出现不同程度、形式的裂缝，这是一个相当普遍的问题，特别是基础底板大体积混凝土结构，在全国调查总数中出现裂缝尤为普遍，严重影响了地下室的使用功能，这是建筑工程长期困扰我们的一个技术难题，值得业内人士共同探讨解决的长远问题。

1工程概况

某高层综合楼工程占地面积11650 m2, 总建筑面积41050m2, 建筑物高度75 m, 地下二层, 地上二十层,含裙楼五层。其中地下室建筑面积15 000 m2, 层高4.5 m,基础埋置深度达10.5 m, 基础持力层为强等风化泥岩, fak= 2500M Pa, 本工程采用钢筋混凝土框架-核心筒结构型式, 基础为肋梁筏板式独立柱基。混凝土底板南北向10714m, 东西向6712 m, 厚度不等, 裙房部位0.7 m, 主楼部位分别为1.0m, 2.0m, 最大厚度4.0 m, 筏板肋梁高度0.7m, 基础底板示意见图1。混凝土设计强度等级C40, 抗渗等级P12, 底板混凝土浇筑总量10082 m3, 全部采用商品混凝土。

图1 混凝土底板平面示意图

2 裂缝的产生原因2.1 水泥选用不当，水化热过高水泥水化热引起温度应力和温度变形而产生裂缝。水泥水化过程中产生大量热量，每克水泥水化放热量约达120cal/g，混凝土内部升温约在30℃以上。当混凝土内部与表面温差大时，就产生温度应力和温度变形，混凝土内部的温度应力与混凝土厚度及水泥用量，品种有关混凝土结构尺寸愈大，厚度愈厚，温度应力愈大，引起裂缝的可能性愈大。2.2 混凝土内外约束条件的影响大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起，当结构产生温度变形时，受到地基的限制，而产生外部约束应力，当混凝土升温时，产生膨胀变形约束，中心产生压应力，此时混凝土弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使混凝土与地基连接不牢固。当温度下降，中心产生较大拉应力，此时混凝土抗拉强度低于温度产生拉应力时，混凝土将出现垂直裂缝，此裂缝往往是贯穿性裂缝，这影响到结构安全度和使用功能，是致命的裂缝[1]。2.3 外界气温变化的影响大体积混凝土在施工阶段，常受到外界气温变化的影响，外界气温越高，浇筑温度也愈高，当气温下降，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土内部的温度梯度，会造成温差与温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。3大体积混凝土裂缝控制

3.1 从混凝土原材料着手，采用低水化热水泥

目前各大城市都已经采用商品混凝土预拌形式供应混凝土，本工程也是采用此方式采购混凝土。在签订混凝土采购合同时，针对本工程大体积混凝土施工特点进行有关条款的重点约定。为确保大体积混凝土施工质量，督促混凝土供应商应优化配合比设计，降低水泥水化热作为混凝土裂缝控制的重要措施之一[2]。在满足本工程混凝土强度要求的条件下，确定选用低水化热且保证供应的省内名牌普通42. 5 级水泥，粗骨料选用5 ～ 40 mm 粒径之间的碎石，细集料采用模数在2. 6 ～ 3. 0之间中粗砂，且严格控制粗、细骨料的含泥量。

3.2 混凝土配合比设计

针对大体积混凝土结构的特点, 对混凝土配合比提前试配进行优化。充分利用混凝土后期强度的增长, 采用大掺量粉煤灰替代水泥( 替代水泥量28% ), 降低水泥用量,掺加高效复合型减水剂, 同时掺加聚炳烯纤维, 制成聚炳烯纤维补偿收缩混凝土, 大大改善了混凝土的性能, 混凝土配合比详见表1。

表1 C40 底板混凝土配合比

3.3 施工技术措施

(1) 改善基础外部约束条件, 设置基础滑动层, 消减水平剪应力, 在基础底板与垫层之间铺5 cm 细砂, 用油毡覆盖, 接缝处用聚胺脂封口。具体见图2。

(2) 沿基坑底部四周设置排水沟30cm×30cm, 并沿后浇带位置设排水沟及80 cm× 80cm×80cm 集水井进行基坑排水。

图2 滑动层示意图

(3) 施工中严格控制混凝土坍落度, 混凝土浇筑前进行现场坍落度旁站监测。

(4) 严格控制底板混凝土迎水面钢筋保护层厚度5cm, 采用新型塑料垫块, 底板钢筋支架不能触地。

(5) 由于掺加聚丙烯纤维, 混凝土搅拌时间延长1min, 确保混凝土搅拌均匀。

3.4 混凝土养护

(1)保温保湿自然养护

混凝土在浇筑完成接近初凝时，在上部覆盖1层塑料薄膜，以保证混凝土早期水分散发不会太快。当混凝土达到初凝后，在上面覆盖3层麻袋(总厚度达到设计厚度)，并在上表面覆盖1层塑料薄膜，以加强保温层的不透风性能，及防止突降雨水降低混凝土表面温度[3]。

(2)模板带水养护

在混凝土浇筑完后，模板不予松动和拆除。对于无模板部位(如采用快易收口网的侧面部位)，则需在外侧用铁钉钉上1层或数层麻袋，以保证混凝土内外温差≤25℃。

由于在养护开始阶段混凝土温升比较快，在第1～3天每2h进行1次测温；第4～28天每4h进行1次测温。内外温差＜25℃时停止测温；如发现温差＞25℃，及时增加覆盖保温。养护层厚度应根据混凝土温度情况及时调整，如内外温差＜15℃，可以减少表面的覆盖层厚度，以加速散热[3]。

3.5 间歇式后浇带施工

间歇式后浇带不同于沉降后浇带, 不必等主体结束,在混凝土完成一定收缩后即可进行浇筑。本工程后浇带为其底板两侧混凝土施工完毕15 d之后即可进行浇筑。后浇带宽度2m, 混凝土设计强度等级C45、P12, 掺加粉煤灰及12% JM - III混凝土高效增强剂, 019 kg / m3 阻裂聚丙烯纤维。间歇式后浇带施工要点如下:

(1)两侧底板混凝土达到终凝后, 在后浇带上覆盖1200 mm 宽竹胶板以避免落入杂物并保持钢筋清洁。后浇带临时性保护措施见图3;

图3 后浇带临时性保护措施

(2) 混凝土浇筑前清除杂物、积水, 清理钢筋及松动石子, 用水冲洗干净, 并在混凝土界面上涂刷水泥浆, 然后放BW - S止水条固定, 浇筑后浇带混凝土。加强养护对后浇带混凝土特别重要。

3.6大体积混凝土温度监测

为随时监测混凝土内部温度变化情况, 对底板混凝土进行了温度监测, 实行信息化管理, 适时调整混凝土养护办法, 减少内外温差防止裂缝产生。

(1) 测温仪器。采用铜热电阻温度传感器, 混凝土温度测定记录仪。

(2) 测温点布置。在底板及基础平台有代表性的位置设置12个测温点, 每一个测温点设上、中、下3 只电阻,上、下测温电阻距混凝土表面50 mm, 内部测温电阻埋设在混凝土中心位置。

(3) 测温时间。混凝土浇筑后10 h开始测温, 1 d ～ 2d内间隔6h, 2 d～5 d内每4 h测温一次, 6 d后间隔8 h测温一次, 14 d后间隔1 d测温一次, 28 d后测温结束。

(4) 测温结果分析。①升温阶段: 从整个温度监测结果看, 温度从混凝土浇灌入模即开始上升。温度峰值出现在混凝土浇筑后3 d～4 d( 中心点温度最高值为63℃), 混凝土最大内外温差23.9 ℃ , 中心测温点温度上升最快; ② 恒温阶段: 混凝土温度在最高值持续1d～ 2 d, 基本保持恒定,由曲线图可以看出较为明显的温度平台;③ 降温阶段: 5 d后各测温点温度开始下降, 降温速率1.5 ℃/ d～2 ℃/ d, 呈缓慢平稳降温趋势, 具体见图4混凝土测温曲线图。

图4 大体积混凝土测温曲线图

3.7效果检查

(1) 本工程地下室混凝土结构施工结束至今已一年多时间, 历经两个雨季考验, 经多次检查及超声波检测, 混凝土密实, 未出现有害裂缝, 混凝土抗裂防渗达到良好效果, 地下室混凝土结构评定为优良[4]。

(2) C40混凝土试块经检测60 d 抗压强度平均值达到46.1MPa, 满足了设计要求, 不同龄期混凝土试块强度详见表2.

表2 不同龄期混凝土试块平均强度(单位: MPa)

4结束语

总之，大体积混凝土的施工是十分复杂，为了有效控制有害裂缝的出现，必须优化混凝土的供应和浇筑技术，采用科学的混凝土养护方法，严格施工管理，降低大体积混凝土施工水化热。由本工程施工可总结出以下经验:对于大体积混凝土施工，只要施工措施得当，加强施工过程质量控制，可有效控制裂缝的产生，保证混凝土施工质量。

参考文献

[1] 滢涛，高层建筑超长大体积混凝土底板裂缝控制研究[D].南京工业大学,2006年

[2] 唐晓雪;余忠;;大体积混凝土施工裂缝防止措施[J];四川建筑科学研究;2006年05期

[3] 王晓雯;;建筑工程施工中混凝土裂缝成因及其控制措施[J];中华建设;2011年08期

[4] 潘志才;;大体积混凝土施工质量的控制[J];现代物业(上旬刊);2011年07期

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。