某大型地下室多变截面底板大体积混凝土裂缝控制

摘要：多变截面底板大体积混凝土结构的自身特点，决定其比一般大体积混凝土结构更复杂、更易产生裂缝，裂缝更难控制。文章重点分析了多变截面大体积混凝土结构裂缝的产生原因和裂缝的控制策略，并结合工程实例，详细讨论了多变截面大体积混凝土裂缝的控制技术。

关键词：多变截面；大体积混凝土；裂缝控制；“抗”和“放”

一、多变截面大体积混凝土结构产生裂缝的原因

“大体积混凝土”可以理解为：当混凝土尺寸大到对温度和湿度变化的影响已不可忽略时，就属于大体积混凝土。地下室一般由厚大的底板（或由板、承台梁、承台组成的结构厚度变化的筏板）、长墙、顶板及多层地下室的楼板组成，其底板是混凝土结构裂缝的高发部位，特别是当地下室底板截面多变、厚度不一时，裂缝控制就成为多变截面底板大体积混凝土施工质量的重点。

非荷载裂缝，是混凝土施工期间由混凝土水化热或混凝土失水收缩引起体积变化，其变形受到约束而产生约束应力，当约束应力大于混凝土的抗拉强度时就出现裂缝。这类非荷载裂缝常在大体积混凝土结构中出现，是工程建设中裂缝防治的重点。

混凝土浇筑后，由于结构收缩或者温度变化导致混凝土变形会受到较多约束，当约束过大，混凝土受到的拉应力超过混凝土的极限抗拉应力时，就会导致混凝土开裂。

地下室底板结构受到地基约束，不同的地基有不同的水平阻力系数，不同埋深的底板还受到不同地基的“嵌固”阻力；同时，由于底板厚度不同、截面多变化、水化热引起的混凝土温度、内外温差，在不同部位有明显差异，也都会成为结构不同程度的自身约束，这类多变截面大体积混凝土裂缝控制的难度比单纯的厚大底板更难。

二、多变截面混凝土结构裂缝的技术控制措施

混凝土结构裂缝防治的基本原则是“抗”和“放”。“抗”是指通过提高混凝土性能，合理的配筋和结构构造处理等措施来提高结构的抗裂能力；“放”是通过降低结构的约束和自约束等程度，从而达到减少或释放约束应力的目的。“抗”和“放”原则的妥善应用对结构裂缝的防治有明显效果。

（一）从混凝土强度度方面控制

混凝土强度过高并不能使大体积混凝土裂缝减少。设计结合使用用途和各种荷载作用，尽可能地降低混凝土强度等级。

（二）从混凝土原材料方面控制

混凝土除了满足强度和抗渗等级的要求外，还必须满足施工现场对混凝土施工性能的要求，混凝土在运输、浇筑和成型过程中不得离析，要易于操作，并具有良好的工作性能，有助于混凝土裂缝的防治。

1．水泥。选用的水泥应具有质量稳定、水化热低、含碱量低、活性好、标准稠度用水量小，有较好的富余强度，泌水性小，收缩较小的水泥，如普通硅酸盐水泥。

2．骨料。粗骨料应选用石质坚固、连续级配好、粒形好、没有碱骨料活性的碎石；细骨料选用质地坚硬、级配良好的低碱活性的天然中砂，细度模数为2.8。骨料均应严格控制含泥量、有机杂物含量等。

3．掺合料。掺和料一般用复和粉，其主要材料为粉煤灰及矿粉。其可以降低混凝土中和碱含量，消除大体积混凝土由于碱骨料反应产生的裂缝；还可发挥物理填充作用，加强粉末效应，增加混凝土的密实性，同时还可以降低了水泥的水化热，达到降低混凝土内外温差、抑制混凝土产生温度裂缝的目的。

4．外加剂。最常用的外加剂是减水剂，能使混凝土的塌落度增大，不泌水，不离析，有合适的凝结时间，能降低混凝土的单位用水量，改善混凝土中毛细孔的数量、结构和分布状况，提高混凝土的耐久性。

在混凝土中添加聚丙烯纤维， 能抑制裂缝或裂纹的出现，阻止基体中原生缺陷或微裂纹的进一步扩展，一定程度地增强混凝土的抗裂能力，预防混凝土产生早期热裂缝。

（三）从混凝土配合比的设计与优化方面控制

设计配合比时，首先要保证混凝土强度、泵送及和易性等各项技术指标，其次，应验算配合比水泥水化热，并考虑降低水泥水化热，防止温度裂缝的产生，还应对配合比含碱量控制。

在原材料及混凝土配合比确定后，应采用适当试验或方法，优选出适宜于多变截面底板大体积混凝土和混凝土长墙的配合比，从材料和配合比上防治裂缝。

（四）从混凝土的浇筑与养护方面控制

在规定的施工段内连续浇筑，不能产生施工冷缝；合理设置若干个后浇带；控制好预拌混凝土的质量，保证混凝土性能的同一性；根据浇筑条件及环境变化，及时调整配合比的用水量和外加剂；将泵送混凝土的输送管用湿麻袋覆盖；进行温度监测，进行保湿蓄热养护。

（五）从温度方面控制

在控制大体积混凝土温升的过程中，还得保证其内外温差小于25。C，还要注意随时散热，以减小其内外温差。

三、工程实例

（一）工程特点

佛山市某医疗大楼（如图1所示）的地下室地板属于多变截面大体积混凝土结构，混凝土总浇筑量15042 m3。其中，主楼底板厚度为950mm，裙楼底板厚度为550mm；主楼承台厚度为3000mm，裙楼承台厚度为1800mm，电梯井承台厚度为3000～4450mm；最大承台共有3处（均为电梯井），22400mm×

15000mm×3000～4450mm共2处，5000mm×19200mm×

3000～3870mm共1处。

图1广东省佛山市某医疗大楼

由于平面尺寸大、体积大的底板结构厚度变化复杂，板底深浅不一，地基的“嵌固”作用明显，底板受到的约束条件远比一般工程严峻；因底板各部分厚薄不一、散热条件的差异，各部分因水化热温度的不同，也会有明显的差异，从而形成自约束，其结构的表面积大也容易造成水分散失。因此，温度裂缝和收缩裂缝的控制有较大难度。

（二）裂缝控制技术与措施

以混凝土结构裂缝防治的“抗”和“放” 基本原则为理论基础，本工程从混凝土的原材料选择、混凝土配合比的设计与优化、混凝土的浇筑与养护等方面制定了裂缝控制措施如下：

1．本工程地下室底板混凝土工程选用旋窑生产的质量良好的湖南韶峰水泥、优质的珠海电厂Ⅱ级粉煤灰、北江中砂和番禺花岗岩碎石。

通过正交试验进行配合比优化，测定混凝土的干缩值作为参数，优选出多变截面大体积底板混凝土的配合比，如下表所示。

地下室多变截面底板C35混凝土配合比优选表

2．结合多变截面底板大体积混凝土工程，发挥混凝土结构裂缝防治的 “放”，设置后浇带（如图2所示），降低结构的约束和自约束等程度，从而达到防治裂缝开展的目的。

图2多变截面底板平面布置图

3．优化混凝土配合比设计，使水化热最高温升得到控制，采用“薄膜严密覆盖＋2层麻袋”进行保湿养护。

4．施工期间，商品混凝土的供应能力可达160m3/h以上，完全可以满足单位时间混凝土最大需求量。

四、结语

本工程地下室多变截面大体积混凝土工程结构裂缝得到了较好的控制，因此，实践表明，文中提出的多变截面大体积混凝土结构裂缝控制技术与措施，是应用普通混凝土高性能化技术，同时采用优质原材料、正交法试验配制出适合工程特点和裂缝防治的混凝土技术，具有施工操作方便、抗裂效果好的特点；多变截面底板大体积混凝土工程采用的合理设置后浇带，“化整为零”的施工方法，有利于提高底板混凝土的抗裂性能；有利于提高多变截面底板大体积混凝土的施工质量，可在同类工程中推广应用。

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