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[摘要]：本文主要分析了大体积混凝土施工中的裂缝控制措施，以供参考。
[关键词]：地下室；裂缝；控制
Abstract：This paper analyzes the cracks in mass concrete construction control measures, for reference.Key words: basement; cracks; control
中图分类号：TV544+.91 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
0前言
某工程主楼，地上24层，地下2层，钢筋混凝土筏形基础承台板，厚度为2. 1 ~3. 0m。地下室底板及承台一次现浇最大混凝土量为8200m3，混凝土强度等级为C30，为商品混凝土。外墙混凝土需与底板同时浇筑，施工缝设置在底板表面以上300mm高处。
1混凝土的浇筑
该工程地下室底板面积较大，长度为160m，中段设一道1m宽的后浇带，分成两个施工段，每一施工段中部设1条膨胀加强带进行分区，如图1所示。膨胀加强带与底板混凝土用钢板网分隔，每一分区的底板采取斜面分层一次浇筑到顶的方法施工，每一浇筑层厚度为200mm，如图2所示。膨胀加强带的混凝土也与底板混凝土一起浇筑，每一施工段的混凝土一次连续浇筑36h，不留施工缝。配置四台混凝土输送泵，前后保持约为3m的距离，滚动式推进，避免施工冷缝的现象。
膨胀加强带混凝土的宽度设计为1m，内掺10%的CEA-B微膨胀剂，混凝土强度等级提高一级，同时，要求膨胀加强带处底板的钢筋不断开。混凝土中掺加复合液(为水泥用量的4% )，使混凝土有较好的流动性和缓凝性，提高混凝土的抗拉强度和抗裂性能。混凝土的坍落度最大为180mm，初凝时间延长到6h。若采用普通的分层浇筑方法，势必使混凝土流淌较远，易形成施工冷缝。在施工现场，与浇筑方向垂直处，每隔40m设置一道钢板网，以便与膨胀加强带的分隔相吻合，并阻止混凝土任意流淌，相对缩小浇筑面积，保证混凝土在浇筑过程中不出现施工冷缝。此外，与底板相接的外墙柱的混凝土强度等级，与底板混凝土强度等级不一致，也采用钢板网进行分隔，以确保低强度等级混凝土不流入到高强度等级混凝土中去。
2大体积混凝土裂缝产生的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性以及结构不合理、原材料不合格(如碱骨料反应)、模板变形、基础不均匀沉降等。大体积混凝土的温度应力计算和裂缝控制尤为重要，其裂缝产生的规律是:温差和收缩越大，裂缝越大；温度变化和收缩的速度越快越容易开裂；地基对结构的约束作用越大越容易开裂；温度变化梯度越大越容易开裂。
大体积混凝土之所以开裂，主要是混凝土所承受的温度应力与混凝土本身的抗拉强度之间矛盾发展的直接结果。因此，为了控制大体积混凝土温度裂缝的展开，就必须从降低温度应力和提高混凝土本身的抗拉性能这两方面综合考虑。
2.1外界气温影响
浇筑温度与外界气温有直接关系。外界气温愈高，混凝土浇筑温度也愈高，此混凝土于8月初浇筑，正值炎热夏季，混凝土内部温升较大，相对散热能力较少，造成过大的温度应力。如果外界气温下降，将增加混凝土的温度梯度尤其是气温骤然降低，会加大混凝土的内外温差。
表1混凝土配合比(重量比)及性能指标
2.2水泥品种的影响
水泥在水化反应过程中产生大量的热量，这是大体积混凝土内部温升的主要热量来源。因此合理选择水泥品种是控制大体积混凝土产生裂缝的关键，应重点考虑水泥的强度、坍落度和水化热等因素。
该工程选用普通硅酸盐水泥，又属于早强型(42.5R)，不适合大体积混凝土结构，原因在于普通硅酸盐水泥3 d的水化热是250 kJ/kg，是矿渣硅酸盐水泥水化热的1.4倍。尤其在浇筑初期，采用低热水泥能够降低水泥自身发热量，可大大减少混凝土浇筑块体的内外温差。因此选用矿渣硅酸盐水泥能有效地控制裂缝的产生。
采用早强型水泥将导致混凝土内部热量散失少，而且加快了降温速率，墙体内外形成较大的温度梯度，导致浇筑初期混凝土产生大量通缝。
2.3掺加外加剂
该工程采用泵送混凝土，为了保证混凝土具有良好的可泵性，采用优化混凝土级配，掺加适量的外加剂，同时改善混凝土的特性，推迟水泥水化热峰值的出现。
混凝土中常用的缓凝减水剂主要是木钙，在泵送混凝土中掺入水泥质量的0.2%~0.3%，不仅可节省水泥10%，降低水化热，同时又改善了混凝土的和易性。延缓初凝时间至6 h以上。膨胀剂的使用，可以产生自应力，密实混凝土，防止混凝土初始裂缝的产生。掺合料主要是粉煤灰，其可降低混凝土早期放热量，由于粉煤灰活性成分与水泥水化反应产物Ca(OH)2发生二次水化反应，使后期强度提高。掺加量为水泥用量的15%，降低水化热15%左右。该工程外加剂掺量适当，而粉煤灰掺量为10%，降低水化热效果不明显，因此，原材料中粉煤灰的含量可适当提高。
3大体积混凝土的裂缝控制
(1)优化配合比，降低水化热。在征得设计者同意的情况下，尽可能减少水泥用量，每m3混凝土水泥用量为290kg。所有水泥存放时间不少于1个月，掺加高效复合型外加剂和混合料(粉煤灰)，使混凝土用水量减少25%。
(2)控制骨料级配和含泥量，以减少混凝土收缩。选用10. 40连续级配碎石，砂率控制在40% ~50%，砂石的含泥量不大于1%。
(3)严格控制混凝土的入模温度。混凝土入模温度直接影响到混凝土的内部最高温度，采用每m3掺和40kg冰替代同重量的水搅拌混凝土、对碎石洒水降温、保证水泥库通风良好、在泵机位置搭设遮阳棚、浇筑现场搭设遮阳防雨棚、泵送管道上铺设湿麻袋等措施，保证混凝土的入模温度在25℃以下。
(4)合理地分缝分区和安排施工顺序，以改善混凝土的約束条件。采用“分层循环推进、薄层浇筑、循序推进、一次到顶“的浇筑工艺，减少浇筑厚度，加快混凝土浇筑速度，缩短浇筑时间，以避免出现冷缝。在混凝土初凝前进行表面二次振捣，并增加混凝土的压光次数，以减少表面的收缩裂缝。
(5)由于地下室底板钢筋的保护层较大，对该部位的素混凝土侧壁增加20mm×20mm的钢丝网，同时在底板中部增加一道16@ 200的水平抗缩钢筋网片，以增加混凝土的抗裂能力。
(6)在构造上对底板中部增加一层1号镀锌管@ 1000的水冷却循环水管，通入冷却水，以降低混凝土内部温度，使其控制在80℃以下。
(7)在混凝土终凝后及时覆盖一层塑料薄膜和二层麻袋保温养护，并浇水湿润。为加强混凝土的保温，模板在4d后方可拆除，拆除模板后立即在表面覆盖轻型保温材料(泡沫海绵)，并淋水养护。养护由专人负责，养护时间为14昼夜。
(8)采用建筑电子测温仪，沿混凝土上表面、中心、下部三处设测温点，三点为一组，共设150组，每2h记录一次温度数据，共记录1. 2万个，并绘制成温度变化和内表温差曲线。根据测温记录得知，在混凝土浇筑后3 ~5d，混凝土内部最高温度达74. 8℃，最高温升达35. 6℃，平均温差为19℃，最大温差为22℃。测温持续2周。
4结束语
经过15天，整个地下室底板施工完毕，并通过了有关部门验收。由于在设计上、构造上采取了必要的措施，在施工过程中对混凝土的原材料、配合比、浇筑、养护、温度检测等进行了严格控制，有效地限制了地下室底板混凝土的裂缝，最大裂缝宽度为0.12mm。通过该工程地下室底板大体积混凝土施工证明以上施工措施是实用可行的，并取得了很好的效果。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
[关键词]：地下室；裂缝；控制
Abstract：This paper analyzes the cracks in mass concrete construction control measures, for reference.Key words: basement; cracks; control
中图分类号：TV544+.91 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
0前言
某工程主楼，地上24层，地下2层，钢筋混凝土筏形基础承台板，厚度为2. 1 ~3. 0m。地下室底板及承台一次现浇最大混凝土量为8200m3，混凝土强度等级为C30，为商品混凝土。外墙混凝土需与底板同时浇筑，施工缝设置在底板表面以上300mm高处。
1混凝土的浇筑
该工程地下室底板面积较大，长度为160m，中段设一道1m宽的后浇带，分成两个施工段，每一施工段中部设1条膨胀加强带进行分区，如图1所示。膨胀加强带与底板混凝土用钢板网分隔，每一分区的底板采取斜面分层一次浇筑到顶的方法施工，每一浇筑层厚度为200mm，如图2所示。膨胀加强带的混凝土也与底板混凝土一起浇筑，每一施工段的混凝土一次连续浇筑36h，不留施工缝。配置四台混凝土输送泵，前后保持约为3m的距离，滚动式推进，避免施工冷缝的现象。
膨胀加强带混凝土的宽度设计为1m，内掺10%的CEA-B微膨胀剂，混凝土强度等级提高一级，同时，要求膨胀加强带处底板的钢筋不断开。混凝土中掺加复合液(为水泥用量的4% )，使混凝土有较好的流动性和缓凝性，提高混凝土的抗拉强度和抗裂性能。混凝土的坍落度最大为180mm，初凝时间延长到6h。若采用普通的分层浇筑方法，势必使混凝土流淌较远，易形成施工冷缝。在施工现场，与浇筑方向垂直处，每隔40m设置一道钢板网，以便与膨胀加强带的分隔相吻合，并阻止混凝土任意流淌，相对缩小浇筑面积，保证混凝土在浇筑过程中不出现施工冷缝。此外，与底板相接的外墙柱的混凝土强度等级，与底板混凝土强度等级不一致，也采用钢板网进行分隔，以确保低强度等级混凝土不流入到高强度等级混凝土中去。
2大体积混凝土裂缝产生的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性以及结构不合理、原材料不合格(如碱骨料反应)、模板变形、基础不均匀沉降等。大体积混凝土的温度应力计算和裂缝控制尤为重要，其裂缝产生的规律是:温差和收缩越大，裂缝越大；温度变化和收缩的速度越快越容易开裂；地基对结构的约束作用越大越容易开裂；温度变化梯度越大越容易开裂。
大体积混凝土之所以开裂，主要是混凝土所承受的温度应力与混凝土本身的抗拉强度之间矛盾发展的直接结果。因此，为了控制大体积混凝土温度裂缝的展开，就必须从降低温度应力和提高混凝土本身的抗拉性能这两方面综合考虑。
2.1外界气温影响
浇筑温度与外界气温有直接关系。外界气温愈高，混凝土浇筑温度也愈高，此混凝土于8月初浇筑，正值炎热夏季，混凝土内部温升较大，相对散热能力较少，造成过大的温度应力。如果外界气温下降，将增加混凝土的温度梯度尤其是气温骤然降低，会加大混凝土的内外温差。
表1混凝土配合比(重量比)及性能指标
2.2水泥品种的影响
水泥在水化反应过程中产生大量的热量，这是大体积混凝土内部温升的主要热量来源。因此合理选择水泥品种是控制大体积混凝土产生裂缝的关键，应重点考虑水泥的强度、坍落度和水化热等因素。
该工程选用普通硅酸盐水泥，又属于早强型(42.5R)，不适合大体积混凝土结构，原因在于普通硅酸盐水泥3 d的水化热是250 kJ/kg，是矿渣硅酸盐水泥水化热的1.4倍。尤其在浇筑初期，采用低热水泥能够降低水泥自身发热量，可大大减少混凝土浇筑块体的内外温差。因此选用矿渣硅酸盐水泥能有效地控制裂缝的产生。
采用早强型水泥将导致混凝土内部热量散失少，而且加快了降温速率，墙体内外形成较大的温度梯度，导致浇筑初期混凝土产生大量通缝。
2.3掺加外加剂
该工程采用泵送混凝土，为了保证混凝土具有良好的可泵性，采用优化混凝土级配，掺加适量的外加剂，同时改善混凝土的特性，推迟水泥水化热峰值的出现。
混凝土中常用的缓凝减水剂主要是木钙，在泵送混凝土中掺入水泥质量的0.2%~0.3%，不仅可节省水泥10%，降低水化热，同时又改善了混凝土的和易性。延缓初凝时间至6 h以上。膨胀剂的使用，可以产生自应力，密实混凝土，防止混凝土初始裂缝的产生。掺合料主要是粉煤灰，其可降低混凝土早期放热量，由于粉煤灰活性成分与水泥水化反应产物Ca(OH)2发生二次水化反应，使后期强度提高。掺加量为水泥用量的15%，降低水化热15%左右。该工程外加剂掺量适当，而粉煤灰掺量为10%，降低水化热效果不明显，因此，原材料中粉煤灰的含量可适当提高。
3大体积混凝土的裂缝控制
(1)优化配合比，降低水化热。在征得设计者同意的情况下，尽可能减少水泥用量，每m3混凝土水泥用量为290kg。所有水泥存放时间不少于1个月，掺加高效复合型外加剂和混合料(粉煤灰)，使混凝土用水量减少25%。
(2)控制骨料级配和含泥量，以减少混凝土收缩。选用10. 40连续级配碎石，砂率控制在40% ~50%，砂石的含泥量不大于1%。
(3)严格控制混凝土的入模温度。混凝土入模温度直接影响到混凝土的内部最高温度，采用每m3掺和40kg冰替代同重量的水搅拌混凝土、对碎石洒水降温、保证水泥库通风良好、在泵机位置搭设遮阳棚、浇筑现场搭设遮阳防雨棚、泵送管道上铺设湿麻袋等措施，保证混凝土的入模温度在25℃以下。
(4)合理地分缝分区和安排施工顺序，以改善混凝土的約束条件。采用“分层循环推进、薄层浇筑、循序推进、一次到顶“的浇筑工艺，减少浇筑厚度，加快混凝土浇筑速度，缩短浇筑时间，以避免出现冷缝。在混凝土初凝前进行表面二次振捣，并增加混凝土的压光次数，以减少表面的收缩裂缝。
(5)由于地下室底板钢筋的保护层较大，对该部位的素混凝土侧壁增加20mm×20mm的钢丝网，同时在底板中部增加一道16@ 200的水平抗缩钢筋网片，以增加混凝土的抗裂能力。
(6)在构造上对底板中部增加一层1号镀锌管@ 1000的水冷却循环水管，通入冷却水，以降低混凝土内部温度，使其控制在80℃以下。
(7)在混凝土终凝后及时覆盖一层塑料薄膜和二层麻袋保温养护，并浇水湿润。为加强混凝土的保温，模板在4d后方可拆除，拆除模板后立即在表面覆盖轻型保温材料(泡沫海绵)，并淋水养护。养护由专人负责，养护时间为14昼夜。
(8)采用建筑电子测温仪，沿混凝土上表面、中心、下部三处设测温点，三点为一组，共设150组，每2h记录一次温度数据，共记录1. 2万个，并绘制成温度变化和内表温差曲线。根据测温记录得知，在混凝土浇筑后3 ~5d，混凝土内部最高温度达74. 8℃，最高温升达35. 6℃，平均温差为19℃，最大温差为22℃。测温持续2周。
4结束语
经过15天，整个地下室底板施工完毕，并通过了有关部门验收。由于在设计上、构造上采取了必要的措施，在施工过程中对混凝土的原材料、配合比、浇筑、养护、温度检测等进行了严格控制，有效地限制了地下室底板混凝土的裂缝，最大裂缝宽度为0.12mm。通过该工程地下室底板大体积混凝土施工证明以上施工措施是实用可行的，并取得了很好的效果。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。