大体积混凝土筏板基础施工的质量与控制

靳 霞 葛中阳

(焦作市荣晟建设工程有限公司，河南 焦作454000)

1 大体积混凝土裂缝产生的原因与分析

1.1 水泥水化热引起的温度应力和温度变形

水泥在水化过程中产生大量的热量， 使混凝土内部的温度升高，一般在30℃左右， 有时更高。 它在1-3 天放出的热量是总热量的一半。 混凝土内部的最高温度多数发生在浇筑后的3-5 天内，当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。温差越大，温度应力也越大。 当这种温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生裂缝。 而混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥用量有关，混凝土愈厚，水泥用量愈大，内部温度愈高。所形成的温度应力与混凝土结构的尺寸有关，在一定尺寸范围内，混凝土结构尺寸愈大，温度应力也愈大，因而引起裂缝的可能性也愈大。所以，防止混凝土出现裂缝的关键就是控制混凝土内部与表面的温差。

1.2 内外约束条件的影响

大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起，当温度变化时，受到下部地基的限制，产生外部约束应力。混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀变形受到约束而形成压应力，此时混凝土的弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使混凝土与基层连接不牢固，因而压应力较小。但当温度下降，则产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土将会出现垂直裂缝。

混凝土内部因水泥的水化热而形成中心温度高、热膨胀大，导致在中心产生压应力、在表面产生拉应力。 当拉应力超过混凝土的抗拉强度值和钢筋的约束作用时，同样会产生裂缝。

1.3 外界气温变化的影响

大体积混凝土在施工阶段，常受外界气温变化的影响。 混凝土内部温度是由水泥水化热的绝热温度、浇筑温度和混凝土的散热温度的三者的叠加。其中浇筑温度与外界气温有直接关系。外界气温越高，混凝土的浇筑温度也愈高。当气温下降，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度， 因而会造成温差和温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。 因此控制混凝土表面温度与外界气温温差，也是防止裂缝的重要一环。

1.4 混凝土的收缩变形

（1）混凝土的塑性收缩变形

塑性收缩裂缝发生在混凝土硬化之前， 混凝土仍处于塑性状态。它的产生主要是上部混凝土的均匀沉降受到了限制，如遇有钢筋或大的钢筋混凝土骨料，或者平面面积较大的混凝土，其水平方向的减缩比垂直方向更难时，这样就会形成不规则的深裂缝。 这种裂缝通常是互相平行的，间距为0.2-1m 左右，并且有相当的深度。 这种裂缝不仅发生在大体积混凝土之中，防止这种裂缝的最好办法是，连续浇筑与修整抹面，并立即养护，保护混凝土免受风吹日晒。

（2）干燥收缩

混凝土中的80%水分要蒸发， 约20%的水分是水泥硬化所必需的。 而最初失去的30%自由水分几乎不引起收缩，随着混凝土的继续干燥而使20%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩。而表面干燥收缩快，中心干燥收缩慢。 由于表面的干缩受到中心部位混凝土的约束，因而在表面产生拉应力而出现裂缝。

（3）混凝土匀质性的影响

混凝土拌合或浇筑时，由于坍落度不同，或采用的外加剂不同，石子粒径与品种不同，以及振捣的密实度不同，都会影响混凝土的匀质性。由于匀质性不同，造成混凝土的弹性模量不均匀，因而在收缩变形过程中导致应力集中，引起裂缝。

（4）设计造型的影响

造型复杂的工程，例如结构上留有预留洞、槽的大体积混凝土工程，会造成应力集中，在薄弱部位形成裂缝。

2 大体积混凝土裂缝的控制措施

2.1 原材料优选，合理选择混凝土的配合比

尽量选用水化热低和安定性好的水泥，并在满足设计要求的前提下，尽可能减少水泥用量，以减少水泥的水化热。 从实践经验看，水泥用量控制在450kg/m3是可以防止裂缝出现的。 控制石子、砂子的含泥量不超过1%和3%。只有原材料优选，达到相应技术要求，才能保证混凝土达到质量要求。

2.2 采用分层分段法浇筑混凝土

分层振捣密实以使混凝土的水化热能尽快散失。还可采用二次振捣的方法，增加混凝土的密实度，提高抗裂能力，使上下两层混凝土在初凝前结合良好。 混凝土上表面浮浆应用刮杠刮去，混凝土表面应进行二次收面。

2.3 设置后浇缝

当大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减小外约束力和温度应力，同时也有利于散热，降低混凝土的内部温度。

2.4 混凝土的养护

设专门班组进行保温保湿养护，根据施工季节的不同，可分别采用降温法和保温法施工。 夏季主要用降温法施工，即在搅拌混凝土时掺入冰水，一般温度可控制在5～10℃，在浇筑混凝土后采用冷水养护降温，但要注意水温和混凝土温度之差不超过20℃，或采用覆盖材料养护。 冬季可以采用保温法施工，利用保温模板和保温材料防止冷空气侵袭，以达到减小混凝土内外温差的目的。

2.5 加强施工中的温度控制

（1）在混凝土浇筑之后，做艰混凝土的保温保温保湿养护，缓缓降温，充分发挥混凝土徐变特性，降低温度压力。 （2）规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。 （3）加强测温和温度监测与管理，实行信息论控制，随时掌握混凝土内的温度变化，表面温度与环境温度之差均不超过25℃，及时调整保温及养护措施，以有效控制有害裂缝的出现。

2.6 掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力

2.7 混凝土中掺加一定数量的毛石

这样可以减少水泥用量，同时毛石还可吸收混凝土中一定的水化热，这是防止大体积混凝土产生裂缝的良好措施。

3 施工准备工作、施工工艺

3.1 大体积混凝土施工前准备工作， 除按一般混凝土施工前必须进行的物质准备、机具准备、技术准备和现场准备外，应根据其施工的特殊性，做好附属材料和辅助设备的准备工作，水泵、测温设备等。

3.2 施工工艺

（1）大体积混凝土的施工，一般宜在低温条件下进行，即最高气温≤30℃时为宜。 气温大于30℃时，应周密分析和计算温度（包括收缩）应力，并采取相应的降低温差和减少温度应力的措施。

（2）混凝土的配制，应严格掌握各种原材料的配合比，其重量允许误差为：水泥、外掺合料±2%；粗、细骨料±3%；水、外加剂溶液±2%。 混凝土的搅拌时间，自全部拌合料装入搅拌筒内起到卸料止，一般应不少于1.5-2min。

（3）搅拌后的混凝土，应及时运至浇筑地点，入模浇筑。 在运送过程中，要防止混凝土离析、灰浆流失、坍落度变化等现象，如发生离析现象，必须进行二次拌合后方可入模。

（4）混凝土的浇筑要点如下：

1）大体积混凝土的浇筑，应根据整体连续浇筑的要求，结合结构尺寸大小、钢筋疏密、混凝土供应条件等具体情况，选用斜面分层、串筒、机械振捣。 振捣棒的操作，要做到“快插慢拔”，在振捣过程中，宜将振动棒上下略有抽动，以使上下振动均匀。

分层浇筑时，振捣棒应插入下层5cm 左右，以消除两层之间的接缝。振捣时要防止振动模板，并应尽量避免碰撞钢筋、管道、预埋件等。每振捣完一段，应随即用铁锹摊平拍实。

2）混凝土养护的时间和方法：大体积砼浇筑完毕后，应在12 内加以覆盖和浇水。 方法为降温法和保温法。

3） 为了掌握大体积砼的升温和降温的变化规律以及各种材料在各种下条件的温度影响，需要对混凝土进行温度监测控制。

4 结束语

（1）实践证明，大体积混凝土工程，采用防、抗相结合的综合措施，基础地板的裂缝问题能得到较好解决，防止了有害裂缝的产生，保证了工程质量。

（2）从降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能两方面考虑，要求从原材料、设计、构造、施工等方面进行综合控制。

（3） 掺UEA 的大体积混凝土早期只能依靠混凝土内部自身水分进行体温、保湿加强早期养护至关重要，施工养护过程中控制混凝土块体因水化热引起的升温和内外温差及降温速度，防止混凝土出现有害的温度裂缝（包括混凝土收缩）是施工技术的关键问题。