浅谈筏基大体积混凝土裂缝控制

吴波

[摘要] 大体积混凝土施工的重点和难点就是裂缝控制。本文介绍某项目筏基大体积混凝土配合比设计，原料选用，施工工艺，温控和养护等方面采取一系列措施，成功控制裂缝产生。

[关键词] 筏基；大体积混凝土；水化热；温度应力；裂缝控制

0 引言

本案采用世界第三代先进核电技术（EPR），工程被致力打造为国际核电标杆工程。规范对土建技术要求尤为严格，对筏基大体积混凝土裂缝控制甚为严格。

1 工程概况

核反应堆（HRA）厂房底部为直径55.9m的圆柱形筏板基础，厚3.95m，混凝土工程量为9300m3，属于典型的筏基大体积混凝土施工。浇筑工期定于2009年9月1号。

2施工重点难点

大体积混凝土浇筑施工重点是控制温度应力，避免产生裂缝。

3 控制裂缝产生的主要技术措施

大体积混凝土裂缝产生的原因主要是由于水化热引起混凝土内部温度应力剧烈变化，使混凝土内部温度收缩应力剧烈变化，混凝土早期硬化收缩增大，从而导致混凝土发生裂缝。为此，从混凝土强度等级，材料选择，优化配合比，施工技术措施，保温保湿控制温升等环节，采取一系列技术措施防止混凝土产生裂缝。

3.1 从混凝土原材料方面采取技术措施

（1）水泥：水化热是大体积混凝土裂缝产生主要根源，应严控水化热，选用中低热水泥，使用优质硅酸盐42.5级核电专用水泥，水化热为273kJ/kg（3天）， 288kJ/kg（7天），水泥用量240kg/m3。要求C3S≤57%， C3A含量小于6%，MgO≤5.0%，f-CaO≤1.0%，Cl-≤0.05%，不溶物≤1.5%，Na2O+0.658K2O≤0.6%。

（2）水：使用地下水，入模水温控制在25℃以下。

（3）矿物添加剂：在混凝土中掺入50kg/m3矿渣粉与100kg/m3粉煤灰。掺入一定量矿物添加剂能够代替一定量水泥，降低水化峰值温度，推迟水化峰值温度出现时间，并改善混凝土工作性。

（4）化学外加剂：大体积泵送混凝土中采取"三掺"的方法，即同时掺入减水剂，膨胀剂和缓凝剂，从而使拌合物具有三种特性。此次选用第三代聚羧酸系高效缓凝型减水剂，减水率超过30%，有效减少拌合水用量。

（5）粗细骨料的选择：细骨料：宜采用Ⅱ区中砂，因为使用中砂较细砂减少水及水泥的用量；粗骨料：在可泵送情况下，选用粒径5-20mm连续级配石子。

（6）含泥量：在大体积混凝土中，粗细骨料的含泥量是要害问题，若骨料中含泥量偏多，不仅增加了混凝土的收缩变形，又严重降低了混凝土的抗拉强度，对抗裂的危害性很大，因此骨料必须现场取样实测。石子的含泥量控制在1%内，砂的含泥量控制在2%内。各项指标应满足JGJ52-2002相关要求。

3.2 从配合比设计方面采取技术措施

在混凝土配制前，应进行常规配合比试验，并进行水化热，泌水性，可泵性等技术参数的试验；配合比的设计除应符合设计规定的强度等级﹑耐久性﹑抗渗性﹑体积安定性等要求外，尚应符合大体积混凝土施工工艺特性要求。配合比水灰比为0.62，水胶比为0.38。设计塌落度为：（180±30）mm，砂率：43%，实验室终凝时间：705min，具有较好工作性，其工作时间在2h内均可完成顺利泵送。

3.3 施工技术措施

浇筑前控制混凝土的入模温度，浇筑中控制混凝土浇筑顺序及振捣质量，浇筑后通过测温获取养护依据，进而采取措施控制混凝土内外温差、降温速率。

3.3.1 温控措施

混凝土浇筑前应严格控制混凝土的入模温度，混凝土出机温度应控制在28℃以下，入模温度控制在30℃以下。为此，采取以下措施：

1） 采用冷水或冰水搅拌混凝土。

2） 混凝土浇注前应用水对钢筋、模板、预埋件和施工缝进行喷淋。

3） 混凝土泵送管道应在其表面覆盖麻布并保持湿润。

4） 罐车在进料及放料时要用水喷淋。

5） 控制入模温度和塌落度损失，气温超过35℃时每台混凝土搅拌运输车每次装载混凝土量小于4.5m3为宜。

3.3.2 浇筑方案

按照整体连续浇筑要求，采用分层分段，分三层由南向北的方法浇注，保证结构整体性。当进行到一定距离后，已浇筑的下层混凝土初凝前（约2～3小时）即开始浇筑第二层，如法炮制，直至整个基础浇筑完成。

3.3.3 浇筑质量控制要点

1）混凝土自由落高（3.8m）大于3m， 浇注时需设置串筒，避免混凝土产生离析。

2）混凝土分层浇注时四周分层标高处侧模开设排水孔，以便混凝土施工泌水自然排出。

3）混凝土应采用振捣棒振捣。在浇筑过程中应仔细进行二次振捣，排除混凝土因泌水在粗骨料，水平钢筋下部生产的水分和空隙，提高混凝土和钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现裂缝，减少内部微裂，增加混凝土密实度，增强混凝土抗压强度，从而提高混凝土抗裂性能。

4）及时抹面，尤其应掌握好混凝土面层的压面时间，一般不少于三遍（浇筑时抹面、初凝时抹面、终凝前抹面）。

3.3.4 设置抗裂网片

在结构钢筋的外侧增设抗裂钢筋网片：底部采用HRB500Φ10@200x200的网片，侧面和顶部采用HRB500Φ16@200x200的网片，通过增加抗裂钢筋网片，提高混凝土表面抗裂性能，防止裂缝产生。

3.4 从测温养护方面采取技术措施

3.4.1 测温点的埋设

采用预埋镀锌钢管，通过测温探头测量钢管内的温度变化来测量混凝土的內部温度。对每一施工段的测温点布置三组，每组有上、中、下三个测温点，其中一组预埋的平面位置应在该段混凝土的中心位置，一组在该段边缘10cm，另一组设置在两组中部。混凝土下测温点距底部表面10cm，上测温点距混凝土上表面10cm，中心测温点在混凝土垂直面1/2处。

3.4.2 温度测控

在养护过程中，根据测温数据决定混凝土保温养护时间和及时调整养护材料的覆盖层数，以控制温度和降温速率。混凝土内外温差小于18℃，减少覆盖物层数，关闭适量碘钨灯；内外温差大于23℃，增加覆盖物层数，打开适量碘钨灯；表面温度与棚内温度差小于14℃，减少覆盖物层数，关闭适量碘钨灯；表面温度与棚内温度差大于18℃，增加覆盖物层数，打开适量碘钨灯。

3.4.3 养护

筏基浇筑时正值南方高温季节，因此采用大棚养护。一方面可以有效地防止烈日，雨天等天气对混凝土养护的影响；更重要的是此棚搭设后能隔离棚子内外的空气流通，起着温室大棚的作用。夜间在棚内架设碘钨灯给混凝土进行保温。

筏基带模养护，侧面施工缝先挂一层土工布并洒水湿润，再挂一层塑料薄膜与两层土工布；筏基上表面先铺设两层土工布，再铺设好水管（水管上每隔20cm扎孔），水管"S"型布置，相连水管间距2m左右，通水充分湿润，再纵横向各覆盖一层塑料薄膜用于保湿养护，暂不再覆盖保温材料，养护过程中始终保持土工布充分湿润；根据测温数据，调整土工布层数，确保内外温度控制在25℃以内。

4 结束语

通过采取上述措施，筏基浇筑完成至今未产生有害裂缝。在今后大体积筏板施工中，此工程的成功经验值得借鉴。

参考文献：

[1] GB 50496-2009，大体积施工规范[S].北京：中国计划出版社，2009

[2] 丁士昭，商丽萍 建筑工程管理与实务（第三版）[R].北京：中国建筑工业出版社，2011

[3] 余永祯，周世明.建筑施工手册（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2003