大体积混凝土基础的施工技术要点探析

2015-11-04林育

建材与装饰 2015年36期

关键词：冷却管粉煤灰水化

林育

（福建源恒工程监理有限公司福建福清 350307）

大体积混凝土基础的施工技术要点探析

林育

（福建源恒工程监理有限公司福建福清 350307）

随着当前大型、特大型工程越来越多，浇筑基础的混凝土浇筑量也越来越大，这些大体积混凝土基础工程的平面尺寸和厚度都较大，工程整体性要求较高，且往往不得设置施工缝，对混凝土浇筑技术要求较高。大体积混凝土基础在混凝土浇筑过程中往往会形成较大的内外温差，造成混凝土表面产生裂缝，最终影响工程质量。所以关于如何控制大体积混凝土施工裂缝成为大体积混凝土基础施工过程中最关键的技术难题。

大体积混凝土；施工技术；裂缝控制

引言

当前，大体积混凝土工程在建筑物中的应用越来越广泛，建筑工程施工过程中，混凝土出现裂缝现象已经成为常见的问题，在工程中混凝土的裂缝将直接的影响到混凝土的抗渗功能以及其耐久性，这将对于工程以后的使用产生较大的威胁，所以关于如何控制大体积混凝土施工裂缝成为大体积混凝土基础施工过程中最关键的技术难题。

1　大体积混凝土基础的特点

大体积混凝土基础由于体积较大、配筋较密、结构较为复杂，再加上体表系数较小、受到其它构件的约束作用较大，使得大体积混凝土基础很容易出现裂缝。

大体积混凝土基础对混凝土的强度和防水等级要求都较高，在浇筑过程中收缩形变较大。大体积混凝土基础由于在地下，受到地下水位变化和土质的影响较大，在反复干湿的变化过程中容易导致混凝土构件开裂发生渗漏。

大体积混凝土由于混凝土一次性浇筑量大，结构整体性较强，需要连续浇筑不宜留施工缝。导致水泥水化发热聚集于混凝土内部，使得混凝土内外温差较大，产生了较大的应力，而此时混凝土的强度较低，在这个过程中很容易产生温度裂缝。

根据大体积混凝土基础的特点来看，其主要工程难点在于如何控制其裂缝。我们在进行施工设计时，需要根据大体积混凝土基础的结构制定合理的施工方案，在混凝土的制备、浇筑和养护的过程中多加注意，严密观测和控制大体积混凝土基础的裂缝产生和发展。

2　大体积混凝土裂缝产生的原因

大体积混凝土产生裂缝的原因较多，但是从大量的实际工程经验来看，主要为以下几种：

（1）水泥水化热较大且不易散发，导致混凝土内部温度较大，在受到环境温度和散热等因素的影响下，产生较大的温度应力，从而产生裂缝。

（2）混凝土在受到周边约束的情况下，内部产生内应力，导致混凝土在养护变形的过程中受到约束，产生拉应力。

（3）混凝土是一种脆性材料，抗压能力较大而抗拉性能较低。大体积混凝土基础浇筑后由于受到外界约束以及内外温差大的情况下，产生拉应力，当这个拉应力大于其抗拉强度时，则产生裂缝。

当大体积混凝土受到上面三个因素的影响，都会有产生裂缝的潜质。但总的来说，大体积混凝土产生裂缝的根本原因在于水泥水化产生水化热，导致混凝土发生形变，而大体积混凝土受到外界约束较大，导致内部产生拉应力，当拉应力过大，于是产生了裂缝。

3　大体积混凝土基础产生裂缝的危害

裂缝使大体积混凝土工程的质量通病，裂缝问题阻碍着大体积混凝土基础工程的发展，总的来说主要具有以下危害：

（1）对基础承载力造成直接影响，基础作为承重部位，而混凝土的裂缝发展到一定程度时，其受力特性也就受到了损伤，甚至这个裂缝标志着结构即将破坏。

（2）对基础承载力造成间接影响，混凝土开裂导致混凝土保护层开裂，混凝土内的钢筋与空气和水分接触，导致钢筋锈蚀，从而降低基础的稳定性和耐久性。

（3）基础与地下水接触较多，在地下水反复冻融的过程中，当混凝土出现裂缝时，这种冻融作用会加快混凝土的脱落和腐蚀，最终影响混凝土强度。

4　大体积混凝土基础裂缝控制技术研究

4.1设计控制

对于大体积混凝土基础，我们在进行设计时，宜采用中低强度的混凝土，强度等于控制在C20～C25较好。对于结构形式，要进行合理的分块，如果可以设置施工缝，则根据工程对于裂缝的要求来进行分块研究。对于基础中的钢筋，应采用小直径、密间距的布筋理念，如果受力筋满足裂缝控制则不需添加温度筋。

4.2原材料控制

总的来说，对于原材料的控制主要是对混凝土配合比进行优化，提高混凝土的抗裂能力，根据混凝土配合经验来看，主要从水泥、骨料、掺粉煤灰来进行优化。水泥尽量采用低热水泥，一般选择低矿渣水泥、粉煤灰水泥等。粗骨料最好采用自然连续级配，增强混凝土的和易性，采用碎石拌制的水泥具有较好的抗裂性，细骨料以中粗砂为宜。粉煤灰是大体积混凝土中一种较好的添加剂，能有效的改善混凝土的干缩性和脆性，但是粉煤灰加入过量的话，容易出现早期强度低、低温泌水大等问题，而且当结构对振动和冲击有要求时，不建议参加粉煤灰。

4.3施工控制

施工控制主要从浇筑顺序、控制浇筑温度、及时保温保湿这四个方面来控制大体积混凝土基础的裂缝问题。

大体积混凝土浇筑主要采用全面分层浇筑、分段分层浇筑和斜面分层浇筑这三种浇筑方式，如图1～3所示，全面分层法能使有效的控制混凝土的垂直裂缝，但是对混凝土拌合、运输能力要求较高，分段封层浇筑适合混凝土拌合、运输能力较差且对基础抗渗要求不高的建筑物，斜面分层法适用于厚度较小但是平面尺寸较大的建筑。

图1　全面分层浇筑

图2　分段分层浇筑

图3　斜面分层浇筑

降低混凝土的入模温度可以有效降低混凝土养护过程中形成的温度差，在夏季常见降低入模温度的方法有给料场遮阳浇水、向混凝土拌合过程中加冰等，而且需要保证混凝土运输的连续性，降低运输时间从而减少混凝土在运输过程中的吸热，尽量将大体积混凝土的浇筑安排在夜间。

大体积混凝土浇筑完成后需要及时做好保温保湿工作，主要是为了降低混凝土内外温差，常用的办法是在混凝土表面覆盖一层薄膜，减少水分散失，然后在薄膜上面洒水保证混凝土表面湿度。

4.4预埋冷却管

预埋冷却管主要需要做好两方面工作：①确定冷却管的布置，冷却管大多采用铝管或钢管，直径控制在20mm左右，管之间的间隔控制在1.5～3m，可根据降温需要设置多个进出水口。②选择合适的水源，水源温度控制在15℃左右，而且冷却管和混凝土的温差不得超过25℃，混凝土内部降温速度不得超过每天1.5℃。

5　工程实例

如图4所示是某大桥工程的承台施工图，工程主要从原材料、施工方案和设置冷却管这三个方面来对大体积混凝土基础的温度裂缝来进行控制。

图4　某大桥承台施工图

该承台大体积混凝土浇筑主要从四个方面来对原材料进行优选：①掺入粉煤灰，粉煤灰具有大量的SiO2，可以增强混凝土的塑形，延长水化热，由于该工程附近具有一座电厂，为粉煤灰提供了来源。②砂，该工程的砂主要河砂，含泥量较少。③碎石，碎石主要采用花岗岩碎石，粒径分布在5～30mm且级配连续，针片状含量低于9%，石粉含量低于1%。④外加剂选择，对于外加剂掺量进行了大量试验，确定最优掺量，改善了混凝土的和易性。

施工方案的优化主要从四个方面来优化：①选择合适拌合能力的拌合设备；②保证车辆运输能力；③保证混凝土下料，该工程设定多个下料点，可以使拌合好的混凝土不需要停留即可入模，提高了浇筑速度；④执行三班倒的交接班制度，保证浇筑过程有序进行。

冷却管本工程采用折现布置，开始浇筑时即开始通冷水，根据天气和水化热的情况及时调整冷却水的流量，主要设定两个指标：①混凝土内外温差不得超过25℃；②出水口水温不得超过40℃。