高层建筑筏板基础大体积混凝土防裂施工技术

栾 杰

（山西三建集团有限公司，山西 长治 046000）

0 引言

建筑工程筏板基础作为大体积混凝土的代表结构，具有以下特点：结构尺寸大，配筋率较小（一般为0.2%～1.0%），结构抗拉强度低；施工工序复杂，混凝土浇筑量大且需连续浇筑；水泥用量较高，水化反应剧烈且放热量大，混凝土构件易因内表温差过大而产生温度应力，从而引发早期开裂。据统计，大体积混凝土结构裂缝中温度裂缝占约80%，荷载裂缝占约20%[1]。因此，在工程实际中，防治温度裂缝是大体积混凝土结构施工质量控制的首要任务。本文以工程实例为依托，对高层建筑筏板基础大体积混凝土防裂施工技术进行分析，旨在规范大体积混凝土施工技术，强化施工质量，提升建设品质。

1 工程概况

某住宅楼项目为地下1层，地上16层，总高49.4m，建筑面积21120.6m2，框架-剪力墙结构形式。建筑基础形式为筏型基础，平面尺寸126.4m×57.6m，厚1.6m，混凝土等级C35P6，总量1.16万m³。

2 施工技术方案

该工程筏板基础混凝土体量大、施工难度高，为保证施工质量，抑制温度裂缝，特制定如下技术方案和措施。

2.1 原材料选择

该工程采用商品混凝土，经项目技术部与拌合站实验室进行技术交底与商讨后，对混凝土原材料指标明确如下。

2.1.1 水泥

选用低水化热P·O42.5水泥，具体指标见表1所示。

表1 水泥性能指标控制表

2.1.2 集料

（1）细集料选用细度模数为2.7的机制中砂，含泥量≤3.0%，堆积密度1572kg/m³，粒径＜0.315mm的颗粒含量＜20%；

（2）粗集料选用质地坚硬、空隙率小、粒径5.0～31.5mm 级配连续的碎石，含泥量≤1.0%，堆积密度1580kg/m³，压碎值12.3%，针片状含量≤10%。

2.1.3 水

符合《混凝土拌合用水标准》（JGJ 63-89），一般饮用水即可。

2.1.4 外加剂

选用FDN高效减水剂，掺量0.2%～0.5%，其作用是在保持混凝土和易性的基础上减少拌合水用量，从而降低水化反应，抑制温度裂缝。此外，还可掺入微量缓凝型CSA膨胀剂，以补偿混凝土收缩变形，抑制收缩裂缝。

2.1.5 掺合料

选用密度为1.77～2.43g/cm3的优质粉煤灰。粉煤灰具有一定的胶凝作用，适量掺入可替代部分水泥，以此减少水泥用量，降低水化反应，抑制温度裂缝。

2.2 配合比设计

该工程混凝土配合比由项目技术部和拌合站实验室联合设计，根据混凝土试拌的工作性及28d室内试验成果，确定C35混凝土理论配合比，见表2所示。

表2 C35混凝土理论配合比

施工过程中对集料含水量进行实测后，基于理论配合比经过计算，转换成施工配合比，以作为混凝土拌合依据。

2.3 混凝土浇筑

因该工程筏板厚度和混凝土浇筑量大，为保证混凝土结构不出现施工冷缝，采用全面水平分层方式进行浇筑（见图1所示）。实际浇筑从筏板短边开始沿长边向前推进，配备4台天泵、24辆罐车连续浇筑，一次成型。

图1 混凝土全面分层浇筑示意图

（1）浇筑过程中，泵管下口距离浇筑部位不＞2.0m（以50cm为宜），以防高度过大混凝土出现离析现象。

（2）混凝土浇筑速度根据实际情况决定，一般控制在0.5m/h。

（3）混凝土采用整体分层连续浇筑方式，每层厚度控制在50cm左右。同时为防止混凝土因出现冷缝而影响结构整体性，需在下层混凝土初凝前完成上层混凝土浇筑（时间间隔一般为1.5～2.0h），上层混凝土振捣时应插入下层混凝土5～10cm。

（4）混凝土振捣采用50型插入式振捣棒，振捣过程遵循“快插慢拔、直上直下、先低后高”原则。快插是防止表层混凝土因先振实而与下层混凝土发生分层、离析现象；慢拔是为了防止因振动棒抽出太快而使混凝土形成空洞；先低后高则是避免先振高处时出现坡面混凝土“松顶”现象。振捣过程中振动棒移动间距视混凝土坍落度和振捣棒有效半径而定，一般为20～30cm；振动插点应均匀布设，每点振动时间对于泵送混凝土以15～20s为宜。混凝土振捣不漏振也不过振，以混凝土表面无明显下沉、无气泡泛出、有稀浆浮于表面为准[2]。需要注意的是，振捣不宜使混凝土表面浮浆过厚，否则易因表面水分蒸发过快而出现收缩裂纹。

（5）该工程筏板混凝土连续浇筑一次成型，不设置施工缝，从技术方案上规避裂缝。

2.4 混凝土养护

混凝土应在浇筑完成后12h进行养护，大体积混凝土养护工作主要涉及保湿和保温两个方面。保湿养护与普通混凝土类似，覆盖洒水即可，洒水频率以混凝土表面时刻保持湿润为准，养护时间不少于14d[3]。保温养护的核心是“外保内降”，即采取措施提升混凝土表面温度，降低混凝土内部温度，从而减小内表温差，控制混凝土早期温差应力，抑制温差裂缝。

2.4.1 外保温

外保温的主要目的是：隔绝混凝土表面与大气环境的热交换，通过抑制散热来减小混凝土内表温差，降低因温差而产生的自约束应力；减小温降速率，延长散热时间，为混凝土早期强度形成创造有利条件，充分利用材料松弛特性和混凝土抗拉强度来抵抗外约束应力，从而提升自身抗裂能力，减少温度裂缝。

该工程采用薄膜+8cm石棉被+草垫组合形式进行混凝土覆盖养护，其中草垫保湿，石棉被保温。理论保温层厚度δ经计算确定。

计算公式：

式中：

δ——保护层厚度，m；

h——结构厚度，m，该工程筏基厚度为1.6m；

λi——保温材料导热系数，[W/(m·K)]，石棉被为0.26；

λ0——混凝土导热系数，[W/(m·K)]，取值2.3；

Tb——混凝土表面温度，℃；

Tq——混凝土浇筑3～5d内平均环境温度，℃；

Tmax——混凝土中心最高温度，℃；

Kb——传热系数修正值，根据该工程覆盖层组织方式，取值2.0。

根据气象资料和混凝土表面温度估算值，Tb-Tq=9℃；按最不利温差考虑（即混凝土内表温差最大允许值25℃），Tmax-Tb=25℃，则最小保温层厚为：

经计算验证，该工程保温层厚度满足温控要求，可达到抑制混凝土温度裂缝的目的。

2.4.2 内降温

大体积混凝土内降温主要是通过混凝土浇注前预埋冷却管，浇筑后通冷水循环的方式带走混凝土内部水化热量，以达到散热降温的目的。冷却管采用壁厚2mm、直径30mm的标准铸铁水管，安装时需注意管道通畅，丝头接头可靠，并通过试通水试验，防止混凝土浇筑过程中出现管道漏水。该工程筏板基础厚度1.6m，管网按“弓”字型布设2层，水平管距1.0m，垂直间距0.5m，上层网至基础顶面和下层网距基础底面均为0.3m，进水口与出水口外露50cm。通水过程中对管道流量和进出水需隔1～2h进行一次测量记录，确定进水量及水流速度，应严格控制进出水温差不大于6℃。

3 温度监测

（1）温控指标：根据《大体积混凝土施工标准》（GB 50496-2018）要求，大体积混凝土内表温差不宜＞25℃，混凝土表面与大气温差不宜＞20℃，温降速率不宜＞2℃/d。

（2）测点布设：筏板测区选为浇筑平面轴线对称的一半区域，从筏板纵向中轴线开始，平面按10m×10m布点，竖向剖面在距上下两端5cm处各设一点，中心设一点，见图2所示。

图2 筏板温度测点剖面布置图

（3）测温时间：自混凝土覆盖养护开始，直至混凝土温降与温差指标趋于稳定为止。

（4）测温频率：混凝土浇筑完成3d内每2h一次，3～7d每6h一次，8～14d每6h一次。

通过对测温数据进行计算、分析，及时指导现场混凝土养生。一般可通过调节冷却水流量、进水温度等方法来调控混凝土内部温度；通过改变混凝土表层养生手段调控混凝土表层温度。

测定混凝土温升峰值及其达到所需的时间，定期记录冷却水管进、出水的温度，绘制混凝土内部温度变化曲线。根据观测结果确定冷却水管通水量、通水时间和蓄热养护时间等，以降低混凝土内外温差。

4 防裂措施

（1）二次抹面：混凝土首次抹面后，在终凝前1～2h进行二次抹面，以此修复混凝土浆面出现的早期收缩裂纹，防止其继续蔓延[4]。

（2）热水养护：利用冷却管排出的热水进行混凝土洒水养护，如此即可降低混凝土内部温度，又可提升混凝土表面温度，进而减小内表温差，控制温度裂缝。

（3）强化振捣：加强混凝土振捣，通过提升混凝土密实度和强度来提高其抗裂性，必要时可采取二次振捣技术。

（4）增配构造筋：对全截面布设小直径、小间距钢筋网片，以提升混凝土的极限拉伸。具体可采用Φ8@200的布筋形式，配筋率宜为0.3%～0.5%。

（5）加强管理：混凝土实行封闭养护，期间禁止人员踩踏和堆放杂物，以防结构因集中应力而发生开裂。

（6）设置后浇带：合理设置后浇带，可防止混凝土结构因自身收缩或沉降不均匀产生的有害裂缝。后浇带保留时间一般不＜60d。

5 结束语

该工程筏板基础大体积混凝土施工中，针对项目实际情况和大体积混凝土特征所编制的施工方案，通过技术与管理措施的并行实施，取得了良好的效果。经现场实际检查，基础表面未发现深层裂缝和露筋现象，只是局部存在微小裂纹，对结构受力性能并无影响，达到工程预期。由此说明，该工程防裂施工方案合理可行，可作为类似工程方案编制和施工管理的技术依据，具有一定的参考价值。