筏板基础大体积混凝土施工裂缝控制

丘映芬

摘要：筏板基础大体积混凝土应用在工程重要的部位，一旦大体积混凝土出现较大裂缝，对工程影响极为严重。本文结合工程实例，阐述了筏板基础大体积混凝土施工技术内容，通过介绍防裂缝设计及施工措施，以达到防止大体积混凝土开裂的目的，确保混凝土工程施工质量。

关键词：筏板；大体积混凝土；施工；裂缝；控制

引言

大体积筏板基础具有极高的结构安全稳定性，在近来高层房屋建筑工程中广泛应用。由于筏板基础是防止建筑工程地基不均匀沉降造成建筑物倾覆破坏的关键，因此，必须对其混凝土施工进行质量控制，重点防止其产生裂缝而影响工程的顺利施工。

1定义

何为大体积混凝土？不同国家和地区对大体积混凝土的解释也不尽相同。但总结主要还是从定量和定性两个方面来定义。首先我国建筑行业规范《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）定义：混凝土结构物实体最小尺寸等于或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。其次是美国混凝土学会（ACI116R-00）的解释：任意体量的混凝土当其尺寸大至必须有采取预防措施控制水泥水化热和体积变化，以最大限度地减少裂缝时，均可称为大体积混凝土。再次是日本建筑学会标准（JASS5）规定：结构面最小尺寸在80cm以上，同时水化热引起混凝土内的温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。总而言之，大体积混凝土一般体积大、施工混凝土强度高、水化热作用影响较大，施工过程中应十分重视。否则，筏板基础开裂将导致严重的质量事故，对结构和防水带来不同程度的危害。

2工程概况

某建筑工程，本工程地下1层，地上12层，主要由裙房和裙房上两栋主楼组成。其工程基础设计主楼为筏板基础，基础混凝土设计强度等级为C35P8，筏板最大厚度为800mm，根据其定义属于大体积混凝土范畴。

3技术准备阶段

3.1施工条件

该筏板基础是在冬期进行施工的大体积泵送混凝土，其混凝土强度等级C35、抗渗等级P8。

3.2原材料及配合比

（1）优选水泥品种，首选采用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥，次选使用普通硅酸盐水泥；但因为本工程底板厚度较薄（800mm），梁全部埋在地下，因水化热过高引起的混凝土自约束裂縫的可能性极小，反而是因混凝土后期收缩，受地基约束造成贯通性裂缝的可能性较大，因此选用后期收缩较小的普硅水泥更有利于控制裂缝的产生（普硅水泥的修正系数为1.0，矿渣水泥的修正系数为1.2）。综合考虑，同意商品混凝土公司使用普硅水泥。

（2）在混凝土中添加掺合料，改善混凝土性能，降低水泥用量，减少水化热。

（3）在混凝土中根据施工的不同需要添加外加剂，混凝土中采用掺CL-1减水剂降低水泥用量，掺JEA补偿混凝土收缩，改善混凝土的和易性、可泵性、粘聚度等性能。

（4）粗骨料采用两种单粒级配碎石相应规范要求。

（5）该工程混凝土设计强度等级为C35P8，商品混凝土配合比（坍落度控制在100mm～120mm）见表1。针对已确定的配合比设计，进行温升计算，从理论上初步确定是否需要采取降温措施。

3.3理论计算

采用图表法（理论与实践相结合的方法）计算混凝土内部水化温度值：

Tm（t）=Th×ζ

而混凝土内部的实际最高温度

[（WQ）/（Cγ）]ξ+（F/50）（1）

以上公式中：T（t）=Tj+Tm（t）

依据公式（1），假定混凝土的浇筑温度为5℃，取底板厚度为0.8m计算。混凝土内部温度降温速率基本均匀（见表2），其中有6d（第6d至第11d）降温速率大于规范规定的1.5℃/d。应注意加强覆盖保温和养护，同时做好测温工作。

根据国内工程实践经验，依据式（1）所计算的混凝土最高温度（27.12℃），一般较实测值略低，但较为接近；需要说明的是，如果与实际浇筑时的平均气温有较大差异，应根据上述理论重新计算。

3.4防止裂缝产生的设计与施工技术措施

（1）设计配筋方面：筏板采用较大直径钢筋，适当的提高配筋率，加大内部约束。

（2）合理的留置后浇带：设计为了考虑到底板结构的上部两个塔楼使筏板基础的受力不均，导致不均匀的沉降，因此分别采用两条后浇带将筏板基础划分南、北、中3个区域，同时也为温度变形提供了有利的条件，减少外部约束；达到筏板基础内紧外松，抗放兼施，以抗为主，为混凝土体积的变形提供有利条件。

（3）选择较低的气温进行浇筑。优选科学合理的浇筑方法，必要时应考虑减少浇筑层厚度或掺加缓凝剂。

（4）插入式振捣器应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，顺序进行，不能遗漏，做到均匀振实。

（5）浇筑后的控制，主要是养护及测温监控混凝土表面用塑料薄膜覆盖以保水，外加麻袋覆盖以保温。为了及时掌握混凝土内部温度变化，采用JDC-2型电子测温仪进行测温，在基础梁、板上各布设有代表性3个点来反映筏板基础混凝土的温度变化情况。在规定的时间段将所测数据与理论计算值复核，作为保温养护的措施依据。

4混凝土内部抗裂安全系数计算

4.1自约束裂缝控制计算

浇筑大体积混凝土时，由于水化热的作用，混凝土内外温差产生了温度应力。计算采用建研院PKPM施工计算软件，由于温差产生的最大拉应力：σt=2/3×（EtαΔT1）/（1-υ）

取E0=3.15×104N/mm2，α=1×10-5，△T1=22.12℃，ν=0.15

混凝土在3.0d龄期的弹性模量，由公式：Et=E0（1-e-0.09t）

计算得：E（3.0）=0.75×104N/mm2

混凝土的最大拉应力由式σt=2/3×（EtαΔT1）/（1-υ），计算得：σt=1.29N/mm2

3.0d龄期的抗拉强度由式：ft（t）=0.8ft（lgt）2/3，计算得：ft（3.0）=1.34N/mm2

结论：ft（3.0）>σt，所以不会出现表面裂缝。但需要注意第4、5、6的3天中，混凝土自约束拉应力与同期的混凝土抗拉强度相当接近，易出现自约束裂缝，应注意保温覆盖，可提高环境温度，进一步加大抗裂的安全系数。

4.2混凝土受外约束裂缝控制计算

大体积混凝土基础贯穿性或深进的裂缝，主要是由于平均降温差和收缩差引起过大的温度收缩应力而造成的。混凝土因外约束引起的温度（包括收缩）应力（二维时），一般用约束系数法来计算约束应力，按以下简化公式计算：

σt=[（EtαΔT1）/（1-υ）]×St×R

計算：取S（t）=0.4，R=0.50，α=1×10-5，γ=0.15。混凝土27d的弹性模量E（27）=2.87×104N/mm2；最大综合温差△T=34.16℃，基础混凝土最大降温收缩应力，计算得：σ=2.31N/mm2

不同龄期的抗拉强度由式：ft（t）=0.8ft（lgt）2/3计算得：ft（27）=2.78N/mm2抗裂缝安全度：K=2.78/2.31=1.20>1.15满足抗裂条件；

但是如果徐变影响松弛系数S（t）取得略大（如0.5），外约束系数R取值也加大到0.5以上，则整体抗裂安全度不满足要求，会出现贯穿性或深进的裂缝。对于底板，由于底部防水层和保护层的隔离和可滑动性，这一可能性并不大，这已为多个工程实践所证实。

5经验介绍

（1）大体积混凝土主要是从人、机、物、法、环等主要5个方面采取的具体措施，首先要施工单位项目负责人组织技术骨干，发挥团队精神。做好事前预控，执行事中监控，完善事后总控。根据工程实际情况对大体积混凝土认真编制详细的施工方案，并且完成相关的审核、审批手续，必要时组织专家进行论证。严格审查大体积施工方案，根据现场施工条件进行复核计算混凝土最大温度拉应力和浇筑速度；同时对大体积混凝土前期的施工和后期的养护过程中进行严格测温控制，是控制大体积混凝土质量有效而必要的手段；通过事先确定的详细施工方案，周密的布暑，科学的指导，防止大体积混凝土开裂，为其筏板基础大体积混凝土的成功施工提供了有力的保障。

（2）在施工材料和配合比方面，全部采用已经检测合格材料和掺入适量的外加剂及矿粉组成，按一定要求配比优化后，形成了符合大体积混凝土施工要求的特殊胶凝混合材料。

（3）对大体积混凝土施工质量，应根据其特点设置质量控制点，从混凝土材料质量、数量、运输能力、速度、浇筑质量、养护、测温等方面工作都要落实；对设置的控制点应明确技术要求和质量标准。应监督施工单位，对已建立的质量保证体系应确保有效运行，各项措施落实到位。确保大体积混凝土的成型质量；最后应按规范要求和验收程序，对其质量进行验收。

6结语

总之，以上对筏板基础大体积混凝土的裂缝施工控制技术进行了分析研究，在具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析总结再结合多种预防处理措施，大体积混凝土的裂缝的防治工作就可以顺利完成。

参考文献：

[1] 彭钊.大体积砼施工方案[J].中小企业管理与科技.2010（08）.

[2] 王伟、杨刚.浅谈建筑物裂缝控制[J].郑州经济管理干部学院学报.2001（04）.