浅谈大体积混凝土工程施工及防止产生裂缝的措施

吴鸿涛

厦门基业衡信咨询有限公司（361000）

浅谈大体积混凝土工程施工及防止产生裂缝的措施

吴鸿涛

厦门基业衡信咨询有限公司（361000）

随着城市的不断发展，地上空间已经无法满足人们的需求，人们开始加大对地下空间的开发，因此地下室在整个建筑工程项目中的比重越来越大，而地下室结构往往都是超大混凝土工程，超大混凝土浇筑成为地下室工程的一项难点，如果处理不好将造成整个地下室渗漏。这里以某建筑项目为例，分析了超长大体积底板混凝土的浇筑过程以及防止混凝土产生裂缝的措施。

大体积混凝土；选材；浇筑；措施

1 项目概况

1.1 工程概况

某工程总建筑面积374 690.15 m2，总用地面积48 952.71 m2。该工程为框架-筒体结构体系，地下3层，地上48层，由2号、3号两座塔楼，5层商业裙房，一个能容纳1 414人的剧场以及三层地下室组成,两栋超高层办公建筑分居基地两侧，裙楼前面形成集中广场。两座塔楼建筑高度212.3 m，均为48层，底层占地面积20 179.14 m2；裙房建筑高度26.8 m，6层；剧场建筑高度34.35 m，5层。地上建筑面积260 772.45 m2，地下建筑面积113 917.70 m2。本工程抗震设防烈度为7度，安全等级为二级，2号、3号塔楼框剪为一级，筒体为特一级，裙楼、剧场剪力墙为一级，框架为二级。地下室主楼范围内地下一层同主楼，主楼范围外地下三层均为三级，建筑结构安全等级为二级,抗震设防类别为乙类，结构设计合理使用年限50年。

1.2 基础底板设计概况

地下室及车道外墙、底板、底板梁、承台以及水池底板、池壁采用密实抗渗防水混凝土C30，抗渗等级S8；地下负三层底板宽186 m,长236 m，厚度600 mm；承台高度有1200 mm、2 000 mm、4 500 mm(局部有电梯基坑的为6 250 mm）。

1.3 底板混凝土设计要求及原材料选择

水泥:P.S42.5；外加剂:缓凝型高效减水剂；粉煤灰:Ⅰ级、Ⅱ级；砂:中河砂，含泥量≤3%；抗裂纤维:约6 kg/m3;碎石：5～25 mm连续级配，含泥量≤1%。坍落度控制在140～170 mm,缓凝时间控制在7～8 h。设计要求膨胀剂的品种及掺量要经过业主、监理和设计方的认可。

1.4 底板施工段的划分

底板设计有纵向4条后浇带,横向5条后浇带，划分为25块底板及2座塔楼底板，共27块施工区域，因此底板以后浇带为界分为27段施工，底板施工段的划分参见图1。

图1 施工划分图

2 大体积混凝土浇筑

2.1 混凝土浇筑前的准备工作

1）墙、柱插筋位置和底板标高的控制

墙、柱插筋位置的控制:为了保证墙、柱插筋位置绝对准确，要把墙、柱边线用红油漆标注在底板的钢筋上，柱根部必须有一道定位箍筋、墙根部必须有一道定位水平筋和底板钢筋焊接牢固。柱钢筋上部至少绑扎两道固定箍筋，墙钢筋上部至少绑扎两道水平固定筋。在浇筑混凝土过程中，测量工和护筋人员要随时检查墙、柱插筋位置，确保万无一失。

底板标高的控制:在墙、柱插筋上用红油漆标注+1.0 m线，拉线控制，刮扛找平标高，找平过程中随时用水平仪进行复测，严格控制板面标高。

2）底板钢筋内必须彻底清理干净,不得有渣土、杂物及积水。

3）浇筑之前，先用与混凝土成分相同的砂浆湿润泵管，此部分砂浆应及时捣平。

4）现场备用一部分减水剂（或泵送剂），当混凝土坍落度达不到要求时，可以加掺适量外加剂的水泥浆，经搅拌车搅拌后，再进行浇筑，现场严禁直接加水。

5）混凝土浇筑前应组织足够数量的塑料膜和草袋等进场。

6）在混凝土浇筑前，事先与供电局取得联系，若有供电不稳定，现场准备足够容量、功率的发电机以备停电时应急，保证混凝土施工的连续性。

7）特殊气候条件下的施工技术措施

①雨天施工技术措施:雨天不宜浇筑混凝土，浇筑混凝土前应与气部门做好联系，尽可能避免在大暴雨天内浇捣混凝土。如果浇捣混凝土时下雨，应随雨量大小，随时测定砂石含水量，调整配合比。现场应准备足够的防雨应急材料（如油布、塑料薄膜），在振捣密实的同时铺设覆盖材料（如油布、塑料薄膜），尽量避免混凝土遭受雨水冲刷，以保证混凝土质量。做好施工现场的排水和四周的清理工作，防止积水和淤泥。如在施工过程中突遇大暴雨，应做好人员配置，加强施工管理力量。确实无法施工时，应及时在结构合理部位留设施工缝，并尽快中止混凝土浇筑。对已浇筑还未硬化的混凝土应立即进行封盖，严禁雨水直接冲刷新浇筑的混凝土。

②炎热天气施工技术措施:浇捣混凝土前应与气象部门做好联系，尽可能避免在高温、炎热天气浇捣混凝土。如需浇筑,采用搭设遮阳降温棚、洒水、拌冰屑等降低混凝土原材料温度。混凝土的入模温度控制在30℃以下，混凝土浇筑后,及时进行保湿、保温养护。

③大风天气施工技术措施:在作业面采取挡风措施，并增加混凝土表面的抹压次数，及时覆盖塑料薄膜和保温材料。根据气候、气温情况合理组织内外交叉作业，特别连续浇捣混凝土前应收听气象预报，及时与气象台联系，安排好施工生产。

工地要有良好的排水系统，备足水泵、薄膜，草包等材料，以防气候突然变化。

2.2 混凝土浇筑

2.2.1 泵管的布置及混凝土泵送

泵管的布置原则:宜直，转弯缓，管线短，接头严和管架牢固。水平配管接头处设马凳，转弯处必须设井字形支架。混凝土在泵送以前，应先泵水，然后泵送水泥浆或水泥砂浆,使管壁处于充分滑润状态。

2.2.2 混凝土的浇筑及振捣

1）浇筑方法:浇筑时采用推移式连续浇筑施工的方法。振捣时做到快插慢拨，插点有序，无漏振，也不过振。混凝土分层浇捣示意图如图2所示。

图2 混凝土分层浇捣示意图

2）浇筑流向和浇筑宽度

浇筑流向:根据泵的固定位置，从短边向长边、由远到近的原则。

混凝土浇筑搭接时间:根据泵车用量、运输车辆数、运距、外加剂种类、混凝土坍落度、气温、混凝土初凝时间等参数，计算出混凝土的浇筑搭接时间为3 h，浇筑宽度约为3.2 m。

3）混凝土的振捣:振捣是一个重要环节，一定要严格按操作规程操作，做到快插慢拨。快插是为了防止上层混凝土振实后下层混凝土内气泡无法排出，慢拨是为了能使混凝土能填满棒所造成的空洞。在振捣过程中，振捣棒略上下抽动，使混凝土振捣密实。插点要均匀，插点之间距离一般控制在50 cm左右。离开模板距离不大于25 cm，采用单一的行列形式，不要与交错式混用，以免漏振。振捣时间要掌握好，不要过长，也不要过短，一般控制在20～30 s，宜在混凝土表面泛浆，不出现气泡，混凝土不再下沉为止。在振捣过程中，不得触及钢筋、模板，以免其发生移位，出现跑模现象。振捣上层混凝土时，振捣棒插入下层混凝土约50 mm，以消除上下层之间冷缝，确保混凝土质量。

根据混凝土泵送时自然形成的坡度，在每个浇筑带的前后、中部布置三道振动器，主要通过混凝土的振动流淌达到均匀的铺坍的要求。振动器的振捣要做到快插慢拔。快插是为了防止将表面混凝土振实而与下面混凝土发生分层、离析现象，慢拔是为了使混凝土填满振动棒抽出时所造成空洞。

4）泌水处理

大体积混凝土浇筑过程中产生泌水，浇筑过程中，及时把积水排到后浇带积水坑内，然后用软轴泵将水抽出。

2.3 后浇带处理

底板设有纵、横向的后浇带。由于底板钢筋数量较多，后浇带处加设有加强筋和钢板止水带，因此采用两层钢板网进行封堵，一层网片为1 mm×1 mm密网，另一层为30 mm×30 mm粗网，这样施工方便，且效果好。

1）禁止外界水侵入，及时排除后浇带内的积水

用潜水泵排除后浇带内的积水。位于后浇带处的外墙用10 mm厚预制板封堵，与地下室外墙防水连成一体形成一个封闭的防水体系。

2）防止杂物落入后浇带内

为了防止杂物落入后浇带内，在后浇带上通长铺竹胶板并加固好，可有效地防止杂物落入。浇筑好的混凝土对竹胶板有保护作用。

3）后浇带处的清理

为保证后浇带混凝土与原有混凝土之间的黏结，后浇带处的松散混凝土或浮浆要彻底剔凿掉,钢筋表面也要用钢刷把浮浆清除，底部杂物垃圾要清扫干净，施工缝处混凝土浇筑之前要浇水湿润，以保证接缝处的混凝土质量。

3 防止大体积混凝土产生裂缝的措施

3.1 大体积混凝土裂缝的原因

从材料方面看，水泥水化是放热过程，根据水泥品种的不同，其7 d水化热为300～400 kJ/kg。在绝热情况下，混凝土内部温度可达70℃。水泥的水化热大部集中在前7 d释放。在自然环境下，由于存在发热和散热两种因素，混凝土的内部温度一般在2～4 d达到最高，然后逐步降温，这样就会产生冷缩，相应地就会产生较大的收缩拉应力。另一方面，大体积的散热较慢，这样内外就会出现很大的温差，从而在内部产生温差应力。这就是大体积混凝土开裂的主要原因。

3.2 防止大体积混凝土产生裂缝采取的措施

本工程底板面积较大，为防止大体积混凝土产生裂缝，控制混凝土内部温度与外界温度之差不大于25℃,所以针对本工程底板大体积混凝土的特点特采取以下一些技术措施:

1）经设计同意，根据混凝土60 d强度设计配合比，有效减少水泥用量，降低水化热，以确保混凝土内外温差满足规范要求。

2）严格按配合比施工，所有商品混凝土必须使用同一品种、同一标号的水泥；外加剂和掺和料也要使用同一品牌、同一掺量；砂、石料也要尽量统一。搅拌站应根据进度安排情况储存足够的砂石原材，砂石原材堆放处应作遮阳处理，以降低混凝土的出罐温度。

3）选择良好级配的骨料，严格控制砂、石含泥量，砂、石含泥量超标的禁止使用。

4）在大体积混凝土配合比设计中，掺用取代水泥用量15%的粉煤灰，从而减少水泥用量，降低水化热，改善混凝土的和易性。

5）混凝土采用斜面分层的浇筑方法，并采取遮阳措施，减少阳光照射，降低混凝土的温升值，缩小混凝土的内外温差及温度应力。

6）严格控制混凝土的坍落度。在混凝土初凝之前，进行二次振捣，以增加混凝土的密实度，提高混凝土的抗裂性能，减少混凝土的表面裂缝。

7）及时排除混凝土振捣过程中产生的泌水，消除泌水对混凝土层间黏结能力的影响，提高混凝土的密实度及抗裂性能。

8）混凝土的表面处理。由于泵送混凝土表面的水泥浆较厚，在混凝土浇到顶面后，应及时把水泥浆赶跑，或用平板振捣器振捣。浇筑2～3 h后，初步按标高刮平，用木抹子反复（至少3次）搓平压实，并在初凝前进行二次抹压，使混凝土在硬化过程初期产生的收缩裂缝在塑性阶段就予以封闭填补，以控制混凝土表面龟裂。

9）降低混凝土的出机温度和浇捣温度。混凝土搅拌站要控制好混凝土的出机温度（≤30℃），混凝土的出机温度通常用降水温来控制，水温达不到要求时就需加入冰块。混凝土搅拌站砂、石堆场要设有遮阳棚，以降低骨料的温度。

10）混凝土的养护。混凝土表面覆盖一层塑料薄膜和二层草袋子进行养护，塑料薄膜和草垫要覆盖严实，以防混凝土暴露，这样能有效地保持混凝土表面的水分和温度，使混凝土始终处于保温养护中，从而控制混凝土内外温差小于25℃，防止混凝土内部裂缝的产生。外墙和内墙、柱钢筋间因不好盖塑料布，应盖两层潮湿草袋，特别注意浇水养护。底板外围采用带模养护，内模拆后应及时挂草帘洒水养护，养护时间要持续14 d以上。当混凝土中心最高温度和大气温度相差小于20℃时,可不再保温，仅浇水养护。

11）大体积混凝土防裂缝加强措施。为进一步确保大体积混凝土不发生温度裂缝，本工程地下室底板及地下室外墙混凝土配合比设计考虑掺入适量抗裂纤维（掺量6 kg/m3）。

12）塔楼基础大承台温度控制措施。由于该承台体积、面积大，为确保混凝土内外温差能够控制在25℃以内，在承台-19.35 m、-17.6 m及-15.85 m处各埋设一道“回”形Φ75 mm的镀锌钢管（管间距1 m，外围管离承台边0.5 m，参见图3），由高出承台顶面500 mm分别埋设同径进水管至相应标高平面“回”形处，各出水管由各层外围引出，高出承台顶面500 mm。加强对该承台的测温监控，温度—时间曲线预警时，启用“循环水降温”或“覆盖保温”方案,控制混凝土内外温差。底板混凝土浇筑14 d后，降温管及测温管内用压力泵灌入C35S8混凝土。