某工程地下室底板大体积混凝土裂缝控制与效果分析

2016-04-19魏春锋

河南建材 2016年2期

关键词：水化底板体积

魏春锋

厦门象屿工程咨询管理有限公司（361000）

某工程地下室底板大体积混凝土裂缝控制与效果分析

魏春锋

厦门象屿工程咨询管理有限公司（361000）

随着我国经济建设和现代化城市的发展，城市规模越来越大，居民自有汽车越来越多，地上现有空地已经无法满足汽车停放需求，以厦门这个城市为例，据不完全统计，截止到2015年底，厦门拥有汽车数量140万部，并且以每天400部的数量在增长，原本地上空间有限，停车位非常紧张，现在连停车的地都难找。所以厦门开始大力发展地下空间，建设地下车库，地下室必然需要涉及底板大体积混凝土施工，故做好地下室底板大体积混凝土施工质量尤为重要，特别是对大体积混凝土施工过程中混凝土施工裂缝的控制。因此,这里结合自己之前监理的某CBD商务大楼地下室底板大体积混凝土施工的实践经验，剖析大体积混凝土施工容易出现的裂缝问题和影响因素，并提出相应的控制措施。

大体积；混凝土；裂缝；控制措施

1 工程概况

某CBD商务大楼位于厦门观音山商务营运中心,仅一栋23层主楼,地下室2层,建筑高度99.5 m，总建筑面积4.3万m2,其中主楼建筑面积2.7万m2，地下室每层面积约8 000 m2，基础工程桩采用新型旋挖桩，桩直径0.8～2.2 m，桩芯混凝土强度等级为C40，地下室底板采用筏板基础，裙楼底板厚0.5 m，主楼部位板厚1.8 m,核心筒部位板厚达到4.2 m,混凝土总方量达到11 000 m3，底板混凝土强度等级为C35P8，由于该基础底板厚度较大，长度较长，设计上设置东西向和南北向两条贯穿的后浇带，后浇带偏移主楼10 m处。施工期间已进入夏季。因此，大体积混凝土由于温度变化产生的裂缝是施工的控制要点，更是关系底板质量及地下室后期的防渗漏水隐患。

2 大体积混凝土产生裂缝的类型及主要原因

大体积混凝土产生裂缝的类型主要有两种：表面裂缝和贯穿裂缝。

表面裂缝：大体积混凝土在硬化过程中释放大量水化热，使基础中部产生较高温度，而混凝土表面和边界受气温影响，温度较低，这样形成较大的内外温差，在混凝土内部产生压应力，在混凝土表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土便产生了表面裂缝，表面裂缝主要产生在混凝土温度上升阶段。

贯穿裂缝：当大体积混凝土降温产生的收缩和混凝土自身的重量对基础的下压，或者地下室底板以下土质发生变化如挤压、固结、沉降，受力不均等影响，在混凝土截面中产生拉应力，当此拉应力超过混凝土的抗拉强度时，便会产生贯穿裂缝，这种裂缝一般发生在混凝土降温阶段。

3 大体积混凝土裂缝控制采用的措施

大体积混凝土裂缝控制的措施有很多种，但是重点是从混凝土原材料方面、施工工艺方面及设计构造方面采取措施。

3.1 混凝土原材抖方面的控制措施

3.1.1 合理选择水泥品种及水泥用量

本工程仔细研究设计单位对地下室底板混凝土的设计要求，并亲自考察了混凝土供应单位的技术力量，多次试配选择最佳配合比和水泥用量，采用“双掺”技术，选用C3S(硅酸三钙)及C3A(铝酸三钙)含量少的，中、低水化热的优质粉煤灰水泥和磨细矿渣粉水泥,水泥强度优先选用42.5或42.5R。同时适当降低水泥用量，混凝土配合比按照60 d龄期强度设计，在满足施工性能的条件下，降低水泥用量、砂率、用水量以减少水化热。大体积混凝土采用60 d或90 d的后期强度也是《大体积混凝土施工规范》GB 50496-2009所允许与提倡的。

3.1.2 合理选用混凝土粗骨料及细骨科

一般情况下，尽量选用粒径较大、级配较好的石子，可避免缩小水泥用量及用水量，减小混凝土的水化热，片状颗粒按重量计不应大于15%。本工程采用5～40 mm级配的碎石,针片颗粒含量＜5%,可以满足要求。

粗骨料含泥量应严格控制在＜1%，细骨料应控制在＜2%。本工程混凝土搅拌公司使用的粗骨料含泥量0.1%～0.2%,细骨料含泥量为0.4%～0.6%，可以满足要求。

选用优质的缓凝高效减水剂，改良混凝土工作性能，减少泌水发生，延缓水化热峰值的出现。

3.2 施工工艺方面的控制措施

3.2.1 控制混凝土的出模温度

主要控制碎石的出模温度，在夏季可采用搭设简易遮阳的装置，必要时可用水浇湿碎石以达到降温目的，结合以往国内的相关经验，浇筑温度应控制在40℃。由于本工程施工期间日最高气温为30℃，不用采取类似措施即可满足要求。

3.2.2 预埋钢管降温

可预埋直径为25 mm的薄壁钢管循环水通水强制降温，因采用薄壁钢管将增加施工成本，本工程决定暂不采用,经计算温度应力后如不满足要求，才考虑采用该项措施。

3.2.3 做好赶浆与排浆

在底板混凝土施工中，表面泌水和浮浆正常都较厚一些，在混凝土浇筑过程中利用排水沟或模板开孔等措施将泌水排走,浇筑结束后变换浇筑方向，也就是从前往后改为从后往前浇筑，把斜坡面形成集水坑，用软管及时排走，仔细做好赶浆和排浆处理。

3.2.4 做好混凝土浇筑后的养护及测温工作

主要从湿度及温度两方面控制内外温差，本工程采用浇筑后立即覆盖土工布，并根据温度监测的结果指导养护工作，如内外温差超过25℃，还应采取增加土工布的层数或表面散热的办法降温，养护期不少于14 d并由专人负责,待底板砼的表面温度与大气温度接近时，撤除土工布并进行蓄水养护。

3.3 设计构造方面的控制措施

3.3.1 设置后浇带

可释放早期混凝土的收缩变形，减少基础的约束应力，因本工程基础为一个整体，实际并没有设置后浇带。

3.3.2 加强后浇带配筋

大块式的混凝土钢筋宜分散多层设置或在中截面处增配空间网片状钢筋作构造钢筋，不可集中在底层或上下两层。该工程除上下两层各配置双排φ25@120的钢筋外,中部也配置了中φ12@200的构造筋，因此可以应用到抵抗混凝土裂缝的作用。

以上，该工程通过原材料、施工工艺及设计构造三个方面采取了裂缝控制措施，下面将通过对温度及应力的计算来验证所采取的措施可达到控制裂缝的目的。

4 工程实际应用效果

本工程在征得设计单位的同意之后，采用60 d龄期强度，同时经混凝土供应公司实验室试配确定混凝土配合比如表1。

表1 混凝土配合比（单位:Kg/m3）

地下室底板混凝土按照实际方量一共抽取了66组试块进行同条件养护，60 d抗压强度数据如表2。

表260 d抗压强度数据表

本工程辅助以现场采用电子便携式测温仪。现场共布置15个测温点，安排专人进行温度检测，测温历时45 d，升温阶段每隔2 h记录一次，降温阶段每隔4 h记录一次，14 d后每天记录一次。取中心0.9 m处典型的温度记录并绘出混凝土水化热温升曲线如图1。

图1 混凝土水化热温升曲线图

升温阶段第3 d达到峰值，混凝土中心最高温度74℃，温度比计算值高(计算值为62%)，最大温差为18.7℃，符合规范要求。温度降低缓和，小于2℃／d，在第26 d后基本稳定。28 d后建设方、施工方、监理共同检查整体情况，未发现任何有害裂缝。从以上裂缝控制结果来看，控制混凝土的里表温差固然很重要，但是更重要的是控制降温速率、控制自约束应力和外约束应力。