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【摘 要】 混凝土裂缝是目前土木工程领域较难克服的质量通病之一，特别是房屋建筑工程大体积混凝土施工过程中产生的裂缝，原因十分复杂，目前尚未有效控制措施与解决办法。文章以郑州创业大厦项目大体积混凝土工程为例，通过优选材料、精心安排施工等措施，有效控制了大体积混凝土裂缝的产生，为同类工程提供借鉴。
【关键词】 大体积混凝土；裂缝控制；工程质量
1 工程概况
郑州创业大厦位于郑州市金水路与和东风路交叉口，主体设计使用年限50年，耐火等级为1级，安全等级为2级，建筑面积48280平方米，三层地下室，裙房4层，主楼30层，建筑高度为99.90米，基底标高-10.60米，钢筋混凝土箱型基础，主体工程为现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构。各部分混凝土强度等级：基础垫层C15，基础C35，地下室防水等级为二级，基础底板、地下室外墙均为防水混凝土，抗渗等级不小于S8。主体部分：标高33米以下墙、柱、梁、板混凝土等级C40，标高33米～69米间墙、柱、梁、板采用C35混凝土，标高69米以上墙、柱、梁、板、楼梯均采用C30级混凝土。
2 施工方案
本工程现浇混凝土强度等级多且一次性浇筑量大，基础筏板厚度超过2m，属大体积混凝土，施工难度较高。地下室混凝土最高强度等级C40，抗渗等级S8，高强度、高等级抗渗砼给原材料、配合比设计、结构施工工艺及施工质量提出了较高的要求。
结合本工程的实际情况，项目部组织混凝土技术方面专家和水泥、外加剂厂家的技术人员一起共同商讨，优选原材料、精心试配，力争配制出体积稳定、和易性好的高性能混凝土，并严格控制混凝土搅拌配合比和浇筑程序，保证生产出的混凝土达到设计要求；在浇筑混凝土筏板基础时，采用分层浇筑法，以减小混凝土构件在硬化过程中的内外约束，分层浇筑时的时间间隔做到即有利于散热，又考虑到底层对上层的约束；加强养护，控制内外温差，防止产生裂缝[1]。
2.1施工准备
大体积混凝土施工前的准备工作，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，应做好附属材料和辅助设备的准备工作。如水泵、测温设备、真空吸水设备、塑料薄膜、草帘等。
2.2大体积混凝土浇筑
大体积混凝土的施工尽量安排在低温条件下进行，在高温时加冰将水温降低至10℃左右，在输送泵处搭设遮阳棚，输送管道表面用湿岩棉被覆盖，石子用凉水冲洗，把浇筑温度控制在32℃以内[2-3]。
混凝土配制严格按配合比施工，计量应准确，其重量允许偏差控制为：水泥及外掺合料±2%，粗细骨料±3%，水、外加剂溶液±2%。混凝土搅拌时间不得小于1.5至2min。混凝土缓凝时间尽量长，并不得小于10小时。在雨季施工期间应勤测粗细骨料的含水量，并随时调整用水量和粗细骨料用量。
成立混凝土浇筑专门的班组，实行班组负责制。混凝土施工作业班组人员不少于28人，其中振捣工12人，接泵管6人，面层压光人员不少于10人。配合混凝土浇筑模板加固木工5人，钢筋工5人。振动棒15根，预留3根备用。每个混凝土泵输送端口配备六个振动棒，在浇筑带前后分别布置两道，第一道在卸料点解决上部振捣，第二道在坡角处，确保下部混凝土振捣密实。
基础底板混凝土采用斜面分层浇筑，每层厚度0.5至0.6m，循序渐进一次浇筑到顶。每个浇筑口配备六台ф50振动棒，在浇筑口前后分别部署两道，第一道在卸料点解决上部振捣，第二道在坡角处，确保下部混凝土的密实。为防止混凝土堆积，在振卸料口部位，形成自然流淌坡度，然后全面振捣。在斜面上各振捣点要严格控制振捣时间、移动间距和插入深度，每一浇筑带配一专人指挥振捣工作，防止漏振。为减小大体积混凝土底板的内外约束，将钢筋的连接设置在后浇带处，或在基层上设置沥青油毡隔离层[4-6]。
浇筑时，振动棒插入点间距宜为50cm左右，振动器插点要均匀成梅花形排列，插入深度以进入先浇筑的下层混凝土面以下5cm。每点振捣一般以20至30s为宜，以混凝土表面开始泛浆不再冒气泡并没有明显下沉为准，斜面上各振捣点要严格控制振捣时间，不得出现漏振、欠振和过振。
振捣操作要做到快插慢拔，在振捣过程中宜将振动棒上下略为抽动，使上下振捣均匀密实。底板大体积混凝土表面水泥浆较厚，在浇筑后4至8小时内按标高用长刮尺刮平，在初凝前用铁滚筒碾压两遍以上，再用木抹子搓平，然后压光（不少于三遍）后拉毛。为防止形成施工冷缝在混凝土浇筑时用塔吊配合接缝，同时要保证混凝土自由倾落高度不大于2m。
在振捣过程中泌水和浮浆是不可避免的，将采取以下措施处理：流向基坑周边的泌水通过积水井和排水沟用潜水泵抽走；流向坑井底部处的泌水用真空泵抽走，经沉淀后再送入雨水管道。
2.3大体积混凝土测温控制
根据混凝土结构施工质量验收规范[7-8]，混凝土内外温差不得大于25℃，防止产生温差应力和裂缝。测温点的布置在底部、中部和表面，垂直测量间距为500mm至800mm；平面布置在边缘与中间，平面布点为2.5m至5m。采用预埋热电阻导线，电子测温仪自动测温，坚持24小时连续测温，混凝土终凝后每2h测一次，8天后每4小时测一次，15天后每8小时测一次。由专人负责，记录全部测温资料。当内外温差接近25℃，立即向项目经理和技术负责人汇报，由项目组织采取保温措施。
2.4混凝土养护及温度监测
筏板基础混凝土终凝后立即覆盖塑料薄膜养护，并覆盖草帘一层保温；当内外温差接近25℃，采取覆盖第二层塑料薄膜，然后在增加两层草帘覆盖保温。养护时间不少于14天。
为掌握大体积砼的溫度变化规律，及时了解温差对大体积砼的质量影响，对基础底板进行温度监控，以便在砼养护期间对温差过大的区域能采取相应技术措施，确保施工质量。 （1）测温点的选择：测温点选取有代表性的部位布置。每个布置点布设上、中、下三个温度监测点。
（2）测温设备：测温采用便携式建筑电子测温仪。
（3）测温时便携式测温仪、测温探头、测温导线配合使用，作好测温点位的编号及温度测量记录，以便随时发现问题。将测试元件及导线固定在短钢筋上埋入混凝土中，浇筑过程中注意保护，以免振捣棒碰坏，外露的线头用薄膜缠绕包裹，严格防止人为破坏。在养护阶段需对测温点处挂牌标识以保护测温导线不受损坏。
由于在养护开始阶段，混凝土升温比较快，在前4天，对混凝土每2个小时测温一次，以后对混凝土测温每4个小时一次。混凝土内外温差、沉降梯度及环境温度每昼夜不少于2次。混凝土内外温度要随时进行测温，控制内外温差。做好测温记录和计算，如发现温差过大，及时覆盖保温，使混凝土缓慢地降温，减缓收缩，有效降低约束应力，以防止产生裂缝。
（4）在养护阶段，注意对保温材料的保护，以免受到损坏。当发现损坏时，应立即进行更换。
2.5混凝土裂缝控制计算
计算养护期间（15d）可能产生的温度收缩应力。
（1）主要参数：采用矿渣硅酸盐42.5水泥，每方水泥用量约410kg，水灰比0.44，水化热量Q=280kJ/kg，C35砼弹性模量3.15×104N/mm2，按照最不利因素考虑，假定混凝入模温度为15℃。
（2）15d的水化热绝热温升计算：T（15）=mcQ（1-e-mt）/cρ=410×300（1-e-0.3×15）/0.96×2400，Tmax=mcQ/cρ=362×335/0.96×2400=53.4℃。
（3）混凝土收縮变形不同条件的影响修正系数：M1=1.00，M2=1.00，M3=1.00，M4=1.08，M5=1.20，M6=0.93，M7=0.70，M8=1.00，M9=1.00，M10=0.8，ε（15）=ε0y（1-e-0.1t）×M1×M2×…×M10=3.24×10-4（1-e-0.1t）×1.08×1.20×0.93×0.70×0.8=1.7×10-4。
（4）混凝土15d的收缩当量温差：Ty（15）=ε（15）/α，式中α-混凝土的线膨胀系数，取1.0×10-5，Ty（15）=1.7×10-4/1.0×10-5=17℃。
（5）混凝土15d的弹性模量：E（15）=Ec（1-e-0.9t）=3.15×104×（1-e-0.09×15）=2.4×104。
（6）混凝土15d的温度收缩应力：△T=T0+2T（15）/3+Ty（15）-Th=15+2×3.4/3+17-15=52.6℃，σ（t）=E（15）α△TS（t）R/（1-ν）=2.4×104×1.0×10-5×52.6×0.3×0.3/（1-0.15）=1.34 3 结论
（1）本工程结构混凝土的强度等级较多，混凝土的强度等级从C15到C40混凝土共5种强度等级，不同砼构件的强度等级都各不相同，施工难度比较大，由于在施工中时合理的组织，不同强度等级且相差大于等于两个等级的混凝土之间设置了隔离措施，确保各个部位的混凝土强度等级，并避免混凝土裂缝的出现。
（2）基础属大体积混凝土浇筑范畴，由于一次性浇筑的混凝土量大、混凝土底板较厚，需要做好混凝土浇筑前的各项准备工作，保证混凝土浇筑的连续性，并做好混凝土的养护和测温工作，预防了混凝土蜂窝、麻面、空洞等质量问题的产生。
（3）本工程通过在材料选择、混凝土加工与生产以及混凝土施工过程中诸多环节采取的一系列手段与措施，确保混凝土质量优良，混凝土的设计强度得到保障，特别是控制了混凝土有害裂缝的发生。通过分项工程验收，混凝土密实、表面平整光滑、线条顺直，几何尺寸准确，色泽一致，无明显气泡，模板拼缝痕迹整齐且有规律性，结构阴阳角方正顺直，上下楼层连接面平整，达到省优工程标准。
参考文献：
[1]肖玉刚.混凝土工程质量控制研究[D].天津：天津大学，2006年，2～14页.
[2]方兴绿.大体积混凝土裂缝成因与防治[J].山西建筑，2007年，128-129页.
[3]李继光.新型混凝土技术与施工工艺[M].中国建材工业出版社，2001年，16页.
[4]刘新圆.混凝土工程施工方案编制指导与范例精选[M].北京：机械工业出版社，2009年.22～34页.
[5]王录民.混凝土结构设计原理[M].郑州：郑州大学出版社，2003年.12～28页.
[6]杨永华.土木工程材料[M].武汉：武汉理工大学出版社，2004年.21～54页.
[7]中华人民共和国住房和城乡建设部，JGJ/T10-2011.混凝土泵送施工技术规程[S].北京：中国计划出版社，2012年，2～15页.
[8]中华人民共和国住房和城乡建设部，GB50204-2002混凝土结构施工质量验收规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011年，3～50页.
【关键词】 大体积混凝土；裂缝控制；工程质量
1 工程概况
郑州创业大厦位于郑州市金水路与和东风路交叉口，主体设计使用年限50年，耐火等级为1级，安全等级为2级，建筑面积48280平方米，三层地下室，裙房4层，主楼30层，建筑高度为99.90米，基底标高-10.60米，钢筋混凝土箱型基础，主体工程为现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构。各部分混凝土强度等级：基础垫层C15，基础C35，地下室防水等级为二级，基础底板、地下室外墙均为防水混凝土，抗渗等级不小于S8。主体部分：标高33米以下墙、柱、梁、板混凝土等级C40，标高33米～69米间墙、柱、梁、板采用C35混凝土，标高69米以上墙、柱、梁、板、楼梯均采用C30级混凝土。
2 施工方案
本工程现浇混凝土强度等级多且一次性浇筑量大，基础筏板厚度超过2m，属大体积混凝土，施工难度较高。地下室混凝土最高强度等级C40，抗渗等级S8，高强度、高等级抗渗砼给原材料、配合比设计、结构施工工艺及施工质量提出了较高的要求。
结合本工程的实际情况，项目部组织混凝土技术方面专家和水泥、外加剂厂家的技术人员一起共同商讨，优选原材料、精心试配，力争配制出体积稳定、和易性好的高性能混凝土，并严格控制混凝土搅拌配合比和浇筑程序，保证生产出的混凝土达到设计要求；在浇筑混凝土筏板基础时，采用分层浇筑法，以减小混凝土构件在硬化过程中的内外约束，分层浇筑时的时间间隔做到即有利于散热，又考虑到底层对上层的约束；加强养护，控制内外温差，防止产生裂缝[1]。
2.1施工准备
大体积混凝土施工前的准备工作，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，应做好附属材料和辅助设备的准备工作。如水泵、测温设备、真空吸水设备、塑料薄膜、草帘等。
2.2大体积混凝土浇筑
大体积混凝土的施工尽量安排在低温条件下进行，在高温时加冰将水温降低至10℃左右，在输送泵处搭设遮阳棚，输送管道表面用湿岩棉被覆盖，石子用凉水冲洗，把浇筑温度控制在32℃以内[2-3]。
混凝土配制严格按配合比施工，计量应准确，其重量允许偏差控制为：水泥及外掺合料±2%，粗细骨料±3%，水、外加剂溶液±2%。混凝土搅拌时间不得小于1.5至2min。混凝土缓凝时间尽量长，并不得小于10小时。在雨季施工期间应勤测粗细骨料的含水量，并随时调整用水量和粗细骨料用量。
成立混凝土浇筑专门的班组，实行班组负责制。混凝土施工作业班组人员不少于28人，其中振捣工12人，接泵管6人，面层压光人员不少于10人。配合混凝土浇筑模板加固木工5人，钢筋工5人。振动棒15根，预留3根备用。每个混凝土泵输送端口配备六个振动棒，在浇筑带前后分别布置两道，第一道在卸料点解决上部振捣，第二道在坡角处，确保下部混凝土振捣密实。
基础底板混凝土采用斜面分层浇筑，每层厚度0.5至0.6m，循序渐进一次浇筑到顶。每个浇筑口配备六台ф50振动棒，在浇筑口前后分别部署两道，第一道在卸料点解决上部振捣，第二道在坡角处，确保下部混凝土的密实。为防止混凝土堆积，在振卸料口部位，形成自然流淌坡度，然后全面振捣。在斜面上各振捣点要严格控制振捣时间、移动间距和插入深度，每一浇筑带配一专人指挥振捣工作，防止漏振。为减小大体积混凝土底板的内外约束，将钢筋的连接设置在后浇带处，或在基层上设置沥青油毡隔离层[4-6]。
浇筑时，振动棒插入点间距宜为50cm左右，振动器插点要均匀成梅花形排列，插入深度以进入先浇筑的下层混凝土面以下5cm。每点振捣一般以20至30s为宜，以混凝土表面开始泛浆不再冒气泡并没有明显下沉为准，斜面上各振捣点要严格控制振捣时间，不得出现漏振、欠振和过振。
振捣操作要做到快插慢拔，在振捣过程中宜将振动棒上下略为抽动，使上下振捣均匀密实。底板大体积混凝土表面水泥浆较厚，在浇筑后4至8小时内按标高用长刮尺刮平，在初凝前用铁滚筒碾压两遍以上，再用木抹子搓平，然后压光（不少于三遍）后拉毛。为防止形成施工冷缝在混凝土浇筑时用塔吊配合接缝，同时要保证混凝土自由倾落高度不大于2m。
在振捣过程中泌水和浮浆是不可避免的，将采取以下措施处理：流向基坑周边的泌水通过积水井和排水沟用潜水泵抽走；流向坑井底部处的泌水用真空泵抽走，经沉淀后再送入雨水管道。
2.3大体积混凝土测温控制
根据混凝土结构施工质量验收规范[7-8]，混凝土内外温差不得大于25℃，防止产生温差应力和裂缝。测温点的布置在底部、中部和表面，垂直测量间距为500mm至800mm；平面布置在边缘与中间，平面布点为2.5m至5m。采用预埋热电阻导线，电子测温仪自动测温，坚持24小时连续测温，混凝土终凝后每2h测一次，8天后每4小时测一次，15天后每8小时测一次。由专人负责，记录全部测温资料。当内外温差接近25℃，立即向项目经理和技术负责人汇报，由项目组织采取保温措施。
2.4混凝土养护及温度监测
筏板基础混凝土终凝后立即覆盖塑料薄膜养护，并覆盖草帘一层保温；当内外温差接近25℃，采取覆盖第二层塑料薄膜，然后在增加两层草帘覆盖保温。养护时间不少于14天。
为掌握大体积砼的溫度变化规律，及时了解温差对大体积砼的质量影响，对基础底板进行温度监控，以便在砼养护期间对温差过大的区域能采取相应技术措施，确保施工质量。 （1）测温点的选择：测温点选取有代表性的部位布置。每个布置点布设上、中、下三个温度监测点。
（2）测温设备：测温采用便携式建筑电子测温仪。
（3）测温时便携式测温仪、测温探头、测温导线配合使用，作好测温点位的编号及温度测量记录，以便随时发现问题。将测试元件及导线固定在短钢筋上埋入混凝土中，浇筑过程中注意保护，以免振捣棒碰坏，外露的线头用薄膜缠绕包裹，严格防止人为破坏。在养护阶段需对测温点处挂牌标识以保护测温导线不受损坏。
由于在养护开始阶段，混凝土升温比较快，在前4天，对混凝土每2个小时测温一次，以后对混凝土测温每4个小时一次。混凝土内外温差、沉降梯度及环境温度每昼夜不少于2次。混凝土内外温度要随时进行测温，控制内外温差。做好测温记录和计算，如发现温差过大，及时覆盖保温，使混凝土缓慢地降温，减缓收缩，有效降低约束应力，以防止产生裂缝。
（4）在养护阶段，注意对保温材料的保护，以免受到损坏。当发现损坏时，应立即进行更换。
2.5混凝土裂缝控制计算
计算养护期间（15d）可能产生的温度收缩应力。
（1）主要参数：采用矿渣硅酸盐42.5水泥，每方水泥用量约410kg，水灰比0.44，水化热量Q=280kJ/kg，C35砼弹性模量3.15×104N/mm2，按照最不利因素考虑，假定混凝入模温度为15℃。
（2）15d的水化热绝热温升计算：T（15）=mcQ（1-e-mt）/cρ=410×300（1-e-0.3×15）/0.96×2400，Tmax=mcQ/cρ=362×335/0.96×2400=53.4℃。
（3）混凝土收縮变形不同条件的影响修正系数：M1=1.00，M2=1.00，M3=1.00，M4=1.08，M5=1.20，M6=0.93，M7=0.70，M8=1.00，M9=1.00，M10=0.8，ε（15）=ε0y（1-e-0.1t）×M1×M2×…×M10=3.24×10-4（1-e-0.1t）×1.08×1.20×0.93×0.70×0.8=1.7×10-4。
（4）混凝土15d的收缩当量温差：Ty（15）=ε（15）/α，式中α-混凝土的线膨胀系数，取1.0×10-5，Ty（15）=1.7×10-4/1.0×10-5=17℃。
（5）混凝土15d的弹性模量：E（15）=Ec（1-e-0.9t）=3.15×104×（1-e-0.09×15）=2.4×104。
（6）混凝土15d的温度收缩应力：△T=T0+2T（15）/3+Ty（15）-Th=15+2×3.4/3+17-15=52.6℃，σ（t）=E（15）α△TS（t）R/（1-ν）=2.4×104×1.0×10-5×52.6×0.3×0.3/（1-0.15）=1.34
（1）本工程结构混凝土的强度等级较多，混凝土的强度等级从C15到C40混凝土共5种强度等级，不同砼构件的强度等级都各不相同，施工难度比较大，由于在施工中时合理的组织，不同强度等级且相差大于等于两个等级的混凝土之间设置了隔离措施，确保各个部位的混凝土强度等级，并避免混凝土裂缝的出现。
（2）基础属大体积混凝土浇筑范畴，由于一次性浇筑的混凝土量大、混凝土底板较厚，需要做好混凝土浇筑前的各项准备工作，保证混凝土浇筑的连续性，并做好混凝土的养护和测温工作，预防了混凝土蜂窝、麻面、空洞等质量问题的产生。
（3）本工程通过在材料选择、混凝土加工与生产以及混凝土施工过程中诸多环节采取的一系列手段与措施，确保混凝土质量优良，混凝土的设计强度得到保障，特别是控制了混凝土有害裂缝的发生。通过分项工程验收，混凝土密实、表面平整光滑、线条顺直，几何尺寸准确，色泽一致，无明显气泡，模板拼缝痕迹整齐且有规律性，结构阴阳角方正顺直，上下楼层连接面平整，达到省优工程标准。
参考文献：
[1]肖玉刚.混凝土工程质量控制研究[D].天津：天津大学，2006年，2～14页.
[2]方兴绿.大体积混凝土裂缝成因与防治[J].山西建筑，2007年，128-129页.
[3]李继光.新型混凝土技术与施工工艺[M].中国建材工业出版社，2001年，16页.
[4]刘新圆.混凝土工程施工方案编制指导与范例精选[M].北京：机械工业出版社，2009年.22～34页.
[5]王录民.混凝土结构设计原理[M].郑州：郑州大学出版社，2003年.12～28页.
[6]杨永华.土木工程材料[M].武汉：武汉理工大学出版社，2004年.21～54页.
[7]中华人民共和国住房和城乡建设部，JGJ/T10-2011.混凝土泵送施工技术规程[S].北京：中国计划出版社，2012年，2～15页.
[8]中华人民共和国住房和城乡建设部，GB50204-2002混凝土结构施工质量验收规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011年，3～50页.