大型基础底板大体积抗渗混凝土综合控温抗裂研究与应用

2023-11-19张澄

建材与装饰 2023年34期

张澄

（山西二建集团有限公司，山西太原 030013）

0 引言

近些年是我国房地产行业高速发展的时代，钢筋混凝土结构普遍应用于民用建筑、工业建筑，各地高层、超高层建筑层出不穷，各类大型设备基础、高层大体积混凝土基础应运而生，而广泛使用的混凝土结构材料在施工中普遍会出现裂缝，种类繁多、形态各异。最为常见的楼板裂缝、屋面裂缝，出现渗漏水、影响美观、降低建筑物的整体实用性，引发投诉、纠纷、索赔等情况。大体积混凝土基础的裂缝更是关系到整个结构的安全和正常使用，必须正确分析裂缝产生的原因，防止裂缝的产生，合理设计混凝土的配合比、选择优质材料、加强施工监控、做好大体积混凝土的温度控制措施、提高施工技术最大程度减少混凝土裂缝的产生，减少裂缝造成的危害，保证混凝土的施工质量[1]。

1 大体积混凝土裂缝产生的主要原因

1.1 自身的水化热

大型建筑结构在浇筑过程中，由于其截面尺寸的增大，其内部的热急剧增加，3～5d 后就会到达峰值，而外部的热又会快速向外部扩散，从而造成内外温差增大，从而引起了内表层的温度应力。在大体积混凝土中，由于受环境因素的影响，在一定范围内，由于环境因素的影响，在一定范围内，环境因素对大体积混凝土的影响较小。选择合适的水泥基、集料、掺合料，对其进行合理的配制，是降低其裂缝的重要方法[2]。

1.2 外界气温变化

在混凝土的内部，由浇筑的温度，水泥水化热的绝热温度，以及混凝土的散热温度3 个要素所构成。室外气温较高，在此条件下，浇注混凝土的高温也较高。冬季施工时，要格外注意外部环境的温度的改变，当外部气温骤降时，会极大地加大混凝土内外温度的差别，进而引起温度应力，容易引起混凝土开裂[3]。

1.3 混凝土的收缩变形

在混凝土浇筑完成后凝结硬化前，混凝土温度逐渐降低，混凝土体积随着温度的降低不断减小，混凝土内部胶凝材料的凝结硬化，使大体积混凝土产生硬化收缩。同时混凝土内部自由水分蒸发产生的干缩变形。混凝土的拌和水中，只有约20%的水分是水泥水化热所必需的，其余80%被蒸发。水分的蒸发引起混凝土体积的收缩，从而产生无规则龟裂状裂缝。

1.4 施工过程引发的裂缝

（1）混凝土运输。目前已广泛使用预拌混凝土技术，混凝土搅拌站的生产能力、混凝土搅拌车的运输能力、运距、调度系统等都对混凝土的浇筑有着紧密关联，间歇时间过长都易造成混凝土浇筑产生施工缝，已浇筑混凝土面产生裂缝。

（2）现场浇筑。在浇筑大体积混凝土时，混凝土的坍落度差异较大，振捣机械不同、振捣不及时、过振、漏振等都会使混凝土强度不均匀，养护的时间、方法不同也会使混凝土产生收缩裂缝。

2 混凝土材料优选和设计配合比控制

（1）为了达到降低水泥水化热，控制内外温差的目的，采取双掺技术，优化混凝土配合比。采用外掺粉煤灰及AEA 膨胀剂、TW-10 泵送剂的方法以达到保证混凝土强度及坍落度要求的前提下减少水泥用量、增加骨料和掺和料用量、降低水化热的目的。

（2）选择粒径为2.40mm 的中砂。砂和石中的泥沙含量必须在1%以下，并且不能掺杂任何有机物和其他杂质，禁止采用海砂。

（3）在保证其工作性能的前提下，加入适当的减水剂，就可以使其最大限度地减少单位用水。超塑化剂与引气剂的联合应用对于降低大体积混凝土的用水量与胶凝物质的使用率、改善新拌混凝土的工作性、提升其力学、热学、变形与耐久性等方面具有十分关键的意义，同时也是混凝土的高性能发展必不可少的一部分。

3 大体积混凝土的施工方法

3.1 分层法施工

大体积混凝土浇筑划分为全面分层、分段分层和斜向分层3 种类型，施工前应洒水浇湿混凝土铺层。第一层、第二层的初凝时间为300～500min，第二层的初凝时间必须提前。对建筑物整体水平面尺寸不宜过大，从小侧面开始，往大侧面发展时，可以采取整体分层；对施工期需供应少量混凝土和大面积或大面积建筑采取分步施工法；斜面分级要求斜面坡度不大于1/3，适用于构造长度比它厚3 倍以上的场合，斜面角度一般不小于45°（以混凝土坍落度为标准），各层厚度按距斜面距离计算，且不大于振动杆有效振捣深度，一般大于500mm[4]。

浇筑混凝土时，每浇注带都有2 个振捣器，1 个振捣器设在混凝土石块上，以解决混凝土在上面振实的问题，或者布置在混凝土斜角处，以解决下混凝土致密的问题。在混凝土浇筑工作前进时，振捣器应紧随其后，以保证混凝土总质量在全高范围内。为了避免出现漏振现象，使用频率高的振动锤，其间距应在1.5 倍左右。当斜面向前移动时，产生振动，棒料于坡脚和坡顶之间插振，振捣混凝土时，振捣器应平均拔出并插入混凝土约500mm，每振10～15s 的标准是混凝土浮浆不外溢泡沫，不应过分振捣。遵守规范规定及施工方案，保证振捣密实，混凝土浇筑后3～4h 内，混凝土临近初凝前二次振捣，然后根据标高线，用刮尺刮平，轻轻摸压。当混凝土固化时，用普通灰浆抹去表层塑缩裂纹。

3.2 “跳仓法”施工

“跳仓法”施工是在不设置后浇带的情况下解决超长大体积混凝土裂缝控制的施工方法，利用混凝土的收缩、放张，合理划分跳仓分块，预埋止水钢板、分段、间隔浇筑，采取材料、结构、施工管理综合措施，严格有效控制混凝土早期裂缝。跳仓的最大分块单向尺寸不宜大于40m，跳仓间隔施工的时间不宜小于7d，跳仓接缝按施工缝的要求设置和处理。“跳仓法”分隔如图1所示。

图1 “跳仓法”分隔

在构造受剪小并且容易进行施工的地方，将施工缝留置出来，其处理规则如下：①已经浇筑好的混凝土，其抗压强度不应该低于1.2N/（m·h-1）。②清除表层上的胶结层和松散的石头。③应将水分完全浸透并清洗，不要留有水分。④在浇注混凝土之前，对其进行加压，并对其进行加压，加一种与其内含物组成一致的水泥板。在施工缝的地方，使用二次振捣，在完成浇筑之后，要立即清除上面的积水，在2～3h 后，进行第一次收面，以避免早期的收缩裂纹，在混凝土终凝之前，要进行第二次抹面收光。

4 大体积混凝土的温度控制

加强温度控制，随时为施工提供温控信息，根据温控监测结果，及时调整改进温控措施。为掌握大体积混凝土的温升和降温的变化规律，及各种材料在各种条件下的温度影响，需要对混凝土进行温度监测控制。

大体积混凝土浇筑完毕后必须对混凝土进行监测，在布置混凝土测温点时，要考虑整个浇筑构件的截面尺寸，测温点要尽量均匀地分散在整个构件中，从而能够较为准确地反映整个混凝土构件的内部温度变化。今年来，测温设备也逐渐电子化，在埋设电子测温探头时一定要保证设备的正确安装，检查其电缆线是否完好，测温设备指定专人保管、测量，保证测温点的检测准确度。另外，在结构容易散热、受环境温度影响大、绝热温升最大和产生收缩拉应力最大的地方可适当多布置1～2 处测温点。

监测点沿混凝土浇筑体厚度方向，在表层、底层和中间部位布设测温点，测点间距不宜大于500mm；混凝土浇筑体表层温度宜为浇筑体表面以内50mm 处的温度；混凝土浇筑体底层温度宜为浇筑体底面以内50mm处的温度。测温孔布置如图2 所示。

图2 测温孔布置

要控制好表面温度，并进行保温和维护，在混凝土浇筑完毕等初凝的时候，要立刻对它的表面进行喷洒水分进行维护，并用保温的方式覆盖保温的保温材料。一般情况下，一般采用5～30℃的预应力混凝土；在进入模具过程中，使模具的最高温度不超过50℃；保证混凝土内部与混凝土表层的温差不超过25℃，保证混凝土不发生温差开裂；日冷却速度不得大于2℃。当绝缘材料被拆除时，地表与空气之间的温度差不得大于20℃。在开始浇筑后进行温度测量工作。7d 之内，每隔2h 测量一次温度，7d 之后，每隔4h 测量一次温度。测试过程中，应根据测试号码的先后次序，并认真做好测试资料的记载。温度测量应24h 连续进行，并由检测机构派人负责。因此，要保证测量工作的正常进行，就必须要有施工单位及其他有关部门在多个层面上的合作。在测温期间，若出现了一些不符合要求的情况（若内外温差超出了允许的范围），并且在短时间内无法处理的情况下，要及时将有关部门的工作人员聚集起来商议处理办法，以保证测温工作的持续进行。还需制定后备的隔热方案。在综合考量气象及其他各种不确定的条件下，制订增加账篷、被子等布匹的增厚计划，并针对温度变化较大的实际状况，制定了相应的应急预案。

在确定混凝土结构中，混凝土的力学性能是决定其力学性能的最重要因素，因此，取样和保留样品同样重要。按照规定，在现场进行了一系列的试验，并进行了试验。标准的养护样品：在同一配比下，一次性浇筑1000m3以上的大容积的水泥时，对其进行不少于10 次的强度取样；一次连续浇筑1000～5000m3具有同样配比的大容积混凝土后，1000m3以上的每500m3为一批；一次连续浇筑的大体积混凝土不得多于5000m3，多于5000m3则按1000m3为一批。标准样品需要在标准箱中进行干燥，干燥的环境中的温度为18～22℃，相对湿度为95%。在相同情况下，根据具体情况及冬季的相关施工要求，保留的样品数量不得少于两套，并且要与部件的维修环境相适应。

5 施工现场的养护

5.1 保湿养护的作用

混凝土浇筑后，能够逐步凝固、固化，这是水泥的水化作用造成的。而水化的过程又要求一定的温、湿环境，所以，要想让混凝土拥有一个合适的固化环境，让其强度持续地增加，就一定要进行养护。

大体积混凝土凝固硬化阶段水化速度较快，浇筑完毕必须进行覆盖养护，以减少混凝土表面的热扩散，减小混凝土表面的温度梯度，防止产生表面裂缝。表面的覆盖可延长混凝土散热，减小温差产生的应力，防止产生贯穿裂缝。

5.2 大体积混凝土的养护

混凝土浇捣后，在混凝土表面先覆盖二层塑料膜，再盖上二层草袋，形成保温层，避免表面热量散发过快，缩小内外温差。若需要加强保温效果，可相应增加覆盖物层数。大体积混凝土养护时间不得少于14d。高温施工时，混凝土坍落度不得小于70mm，采用白色涂装的搅拌运输车，对混凝土输送管进行遮阳覆盖，洒水降温。选择在早间或晚间进行连续浇筑，浇筑完成后及时覆盖保湿养护，出现持续高温、大风，水分蒸发较快时，要在施工方面采取挡风、遮阳、喷雾等措施以保证水分[5]。

在使用人工洒水、喷淋养护的时候，可以使用土工布、麻袋、棉毡等吸水材料将混凝土的表层覆盖（包装）得非常严密，做到不露边露角，且洒水喷淋的间隔时间要缩短。罩体的内部和外部必须始终保有湿度，以避免干燥和潮湿的交替。通常情况下，养护的水温最好不要小于15℃，并且为了防止在混凝土的表层出现裂缝，在此之前，必须保证在15℃以下的温度范围内。隔热罩必须一片一片地拆卸，只有在与外界最大温度相差不超过20℃的情况下，才能彻底拆卸。保温覆盖层要逐层拆除，当混凝土表面温度与环境最大温差小于20℃时，方可全部拆除。