大体积混凝土基础裂缝的质量控制
关键词：大体积混凝土,裂缝,温差,收缩,控制措施
1工程概述
1.1概况
拟建广纸造纸车间位于广州市南沙区珠江管理区万顷沙一涌新广一路39号，威达高纸厂内。造纸车间建筑面积21977.36m2，2~3层为钢筋混凝土框排架结构,基础采用Ø500、Ø400先张法预应力混凝土管桩。建筑抗震设防类别为乙类，地基基础设计等级乙类。建筑结构的安全等级为二级，设计使用年限为50年。
1.2混凝土基础型式
本工程造纸机械为大型生产线设备，设备基础平面尺寸约144.175m×17.850m，基础高2.2m,中间局部板厚1.0m,混凝土量6922.57m3。基础混凝土属厚大体积混凝土，不设置后浇带及施工缝。混凝土等级强度C30，垫层C10。
2大体积混凝土基础裂缝产生的原因分析
大体积混凝土由于其复杂的结构体系，聚积在内部的水泥水化热不易散发，使得施工过程中混凝土的内部温度将显著升高。而混凝土表面则散热较快，这样形成较大的内外温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度，就会引起较大的表面拉应力，同时，此时混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，如果温差产生的表面拉应力超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝多发生在混凝土浇筑后的升温阶段。若此时混凝土表面不能保持潮湿的养护环境，则混凝土表面由于水分蒸发较快而使初期的混凝土产生干缩，将加剧裂缝的产生。同时在混凝土的降温阶段，由于逐渐散热而产生收缩；再加上混凝上硬化过程中，由于混凝上内部拌合水的水化和蒸发，以及胶质体的胶凝等作用，促使混凝土硬化时收缩。
这两种收缩，在收缩时由于受到基底或结构本身的约束，会产生很大的收缩应力，如果产生的收缩应力超过施工工程中的混凝上极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝，这种收缩裂缝有时会贯穿全断面，成为结构性裂缝，带来严重的危害。因此有必要对具体施工过程中的裂缝控制尽心具体分析并相应的采取适应的技术措施。
3大体积混凝土基础裂缝质量控制要点
（1）合理分层分块，控制其每层浇筑的几何尺寸，加快混凝土散热速度；
（2）控制水化热；
（3）降低混凝土入仓温度；
（4）控制混凝土体的内外温差。
4大体积混凝土基础裂缝的质量控制措施
4.1控制水化热
（1）严格控制混凝土原材料质量
砂和碎石要连续级配，含泥量不能超过规范要求。水泥宜为质量稳定的普通硅酸盐水泥。外加剂和掺合料必须性能可靠，有利于降低混凝土凝固过程的水化热。又在混凝土中掺加少量磨细的粉煤灰和减水剂，以减少水泥用量，也可掺加缓凝剂，推迟水化热的峰值期。控制石子的含泥量不超过1%，砂子的含泥量不超过3%。可降低水灰比。
（2）混凝土配合比设计方面：
在满足配合比设计规范和混凝土技术指标前提下，适当减少水泥和水的用量，降低水灰比，通过使用外加剂改善混凝土性能，降低水化热峰值。遇有雨水影响砂、石含水率应及时通知试验员进行检测并调整配合比。合理选择混凝土的配合比，尽量选取用水化热低和安定性好的水泥，并在满足设计强度要求的前提下，尽可能减少水泥的水化热，最终把水泥用量控制在285kg/m3，是可以减少裂缝出现的。
4.2合理分层分块，控制其每层浇筑的几何尺寸，加快混凝土散热速度。
（1）混凝土浇筑方法：基础混凝土采用商品混凝土，用汽车泵输送。混凝土浇筑量约6922.57m3，要求承台及底板一次性连续浇筑。浇筑时采用分层分段法，分层振捣密实以使混凝土的水化热能尽快散失。另采用二次振捣，增加混凝土的密实度，提高抗裂能力，使上下两层混凝土在初凝前结合良好。
混凝土浇筑采取由中间向东和西顺次进行浇筑，按区段循环前进。重点控制部位为2200mm厚基础底板，浇筑采用斜面分层布料方法施工，即“一个坡度、分层浇筑、循序渐进、一次到顶”。浇筑时先在上部位进行，直到达到设计标高，混凝土形成扇形向前流动，然后在其坡面上继续浇筑。两辆混凝土泵车由北往南呈S型浇注，逐渐推进。这种浇筑方法能较好地适应泵送工艺，使每车混凝土浇筑在前一车混凝土形成的坡面上，确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间，同时可解决频繁移动泵车的问题，也便于浇筑完的部位进行覆盖保温。
（2）混凝土振捣：采用插入式振捣棒进行振捣。为使混凝土振捣密实，每个混凝土泵配备3台插入式振捣棒（6台工作，2台备用），分三道布置：第一道布置在出料点，使混凝土形成自然流淌坡度。第二道布置在坡脚处，确保混凝土下部密实。第三道布置在斜面中部，在斜面上要严格控制各点振捣时间、移动距离和插入深度。每个浇筑带的振捣手固定专人负责，振捣工作从浇筑层的底层开始逐渐上移，以保证分层混凝土间的施工质量，严防漏振、欠振且不得超振。混凝土浇筑连续进行，间歇时间不得超3.5h，如遇特殊情况，混凝土在3.5h仍不能继续浇筑时，在已浇筑的混凝土坡面上插Φ12短钢筋，长度1m，间距500mm，呈梅花状布置，同时将混凝土表面用麻袋覆盖保温。
（3）二次抹面压实措施。因为泵送混凝土的坍落度比较大，会在表层钢筋下部产生水分，或在表面上部的混凝土产生细裂缝。为了防止出现这种裂缝，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。
大体积泵送混凝土经振捣后表面水泥较厚，容易引起表面裂缝，要求在振捣最上一层混凝土时，注意避免表层产生太厚的浮浆层；在浇捣后，必须及时将多余浮浆刮除，按测得的标高控制点，将混凝土表面括拍平整。有凹坑的部位必须用混凝土填平。
施工流程如下：
4.3降低混凝土入仓温度。
降低混凝土的浇筑温度对控制混凝土裂缝非常重要。相同混凝土，入模温度高的温升值要比入模温度低的大许多。为控制混凝土的入模温度，使其浇筑温度不超过28℃，要求混凝土搅拌站采用低温井水拌制混凝土，骨科放置在遮阳篷中．避免阳光直晒。现场泵送时，管道用湿毛毯覆盖，常洒水降温。
4.4控制混凝土体的内外温差
4.4.1冷却管布置
（1）本工程对2.2m高基础进行埋冷却水管降温，在浇注前预先在混凝土内布设降温冷却水管（Ø25mm左右的镀锌水管），混凝土浇注后或每层循环水管被混凝土覆盖并振捣完成后，即可在该层水管内通水。通过水循环，带走基础内部的热量，使混凝土内部的温度降低到要求的限度。控制循环冷却水进、出水的温差不大于5℃。
（2）管路拟采用回形方式，横向铺设，分二层设置，各层间进出水管均各自独立，层距为1000mm，水管间距2000mm，距混凝土边缘为600mm。埋设冷却水管时在混凝土中一起布设测温点，并在养护中通过量测测温点的温度，用于指导降温、保温工作的进行，从而控制混凝土内外温差，以便根据测温数据相应调整水循环的速度。冷却水管安装时，要和钢筋骨架固定牢固。为防堵管和漏水，灌注混凝土前应做通水试验。
（3）混凝土振捣采用直径Ø70mm左右的插入式振捣器。振捣中既要防止漏振，也不能过振，使混凝土具有良好的密实度和整体性。为保证振捣质量可在模板耻安装一定数量的附着式振捣器配合插入式振捣器进行混凝土施工。
（4）冷却水管使用完毕后用与基础强度等同的水泥浆封闭。
4.4.2大体积混凝土测温措施
对于大体积混凝土的测温，制定温控方案加以控制，即控制砼内外温差在25℃以内，根据混凝土的浇捣方向和底板厚度来考虑测温点的布置。
（1）采用北京建工生产的砼电子测温仪和电子测温导线，导线埋入砼中，并与钢筋绑扎在一起，但探头要离开钢筋50mm（如下图示）。在施工过程中，在大体积混凝土中设置电子测温点，测温线应按测温平面布置图进行预埋，预埋时测温管与钢筋或水管绑扎牢固，以免位移或损坏。
（2）电子测温在承台中按4000×4000间距错开布置，每组表面、中、下，各三个测点。
（3）测温线用塑料带罩好，绑扎牢固，不准使测温端头受潮。底层测温线用红色标记，中层测温线用白色标记，面层用黄色标记，标记可涂油漆或用电工彩色胶布将测温头包住，便于测温时查找。
（4）测温及记录：测温时间第一天每隔2小时测一次，第二天也如此，到第三天每隔1小时一次，并做好记录，待温度变化稳定且在规范规定范围内，并经项目技术负责人同意后方可停止测温。
（5）测温时如果发现底层温度和中间温度以及中间温度和上层温度，上层温度和面层温度，面层温度和表面温度相差25℃及以上时，或日降温速率大于10℃时，立即通知覆盖麻袋或塑料布。
4.5混凝土养护
（1）混凝土浇筑完毕，在其上部刚可行人时应立即覆盖保温，先在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜，然后在上面覆盖一层湿润的麻袋。砼浇水养护不得少于14天，宜淋水养护每日浇水次数应能保持砼处于足够的湿润状态。剪力墙浇筑完毕后要求用塑料薄膜包裹养护不少14天。
（2）新浇筑的混凝土水化速度比较快，盖上塑料薄膜后可进行保湿养护，防止混凝土表面因脱水而产生干缩裂缝，同时可避免麻袋因吸水受潮而降低保温性能。
（3）拆模后及时回填土控制早期、中期开裂
5、结语
大体积混凝土的裂缝主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的，在施工中通过采用冷却技术、分层浇捣等方法，精心组织施工，把混凝土内外温差控制在设计要求内，能有效防止裂缝的出现，保证了大体积混凝土结构的质量。
参考文献：
1.《砼结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）
2.《混凝土质量控制标准》（GB50164-92）
3.《砼强度检验评定标准》（GBJ107-87）
4.《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）
5.《混凝土泵送施工技术规范》（JGJ/T10-95）