论文部分内容阅读
【摘要】 ：混凝土结构在施工和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝，大体积混凝土结构出现裂缝尤为普遍，特别是基础贯通裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时可能危害到建筑物的安全使用。本文结合工程实际，阐述了大体积混凝土裂缝控制的施工措施。
【关键词】 ：基础大体积混凝土 裂缝控制 施工措施
中图分类号： TV544+.91 文献标识码： A 文章编号：
1 前言
近年来，随着国民经济和建筑技术的发展，建筑规模不断扩大，大型构筑物或高层建筑物不断增多，混凝土结构日益受到人们的欢迎；于是大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或高层主体的重要组成部分，然而混凝土结构在施工和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝，大体积混凝土结构出现裂缝尤为普遍。美国混凝土学会给出了大体积混凝土的定义：任何现浇混凝土,其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度的减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。这就提出了大体积混凝土开裂的问题，开裂问题在工程施工中裂缝一旦形成，特别是基础贯穿裂缝出现在重要结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是一个值得关注的问题。
2大体积混凝土裂缝形成的原因
裂缝产生的原因可分为两类：一是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。二是结构型裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及施工中产生的结构次应力造成的受力裂缝。本文主要探讨施工中产生的裂缝。
2.1 工程实例
南出口安置房（南区）工程2#、3#楼工程位于兰州七里河区兰工坪路，周边建筑物密集，施工场地狭小。2#、3#楼地上32层，地下二层，建筑面积38700 m²,剪力墙结构；地下室部分基础采用筏板基础，基础底板厚度1400mm。
2.2 基础底板大体积混凝土施工
(1）工程主楼基础采用平板式筏形基础，纯地下室及裙房采用柱、墙下独立基础加构造底板的形式。基础底板厚度1400mm，主楼基础底板平面形状近似为矩形，2#楼：长64m×17m，3#楼：长32m×17m,主楼与地下车库间设宽800的后浇带，基础地下室混凝土强度等级采用C35防渗混凝土，抗渗等级S8，基础底板混凝土约2400m³。
(2)由于基础混凝土工程量大，基坑较深，为确保基础结构的整体性和安全性，考虑施工搭接和市区施工的困难，基础底板以后浇带为界分为A、B两段施工，A段为后浇带以北2#楼部分，混凝土量约为1600m³；B段为3#楼部分，混凝土量约为800m³。每段水平方向不留施工缝，一次性浇筑；竖向在剪力墙外墙高300mm处留设施工缝。
(3)混凝土采用商品混凝土，浇筑时采用“分层浇筑、循序推进”的浇筑工艺。浇筑时先在一个部位进行，分两次达到设计标高，混凝土形成扇形向前流动，然后在其坡面上连续浇筑，循序推进。这种浇筑方法能较好的适应泵送工艺，便于每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上，确保每层混凝土之间的浇筑间隙不超过规定的2h。同时可解决频繁移动泵管的问题，也便于浇筑完成后的部位进行覆盖和保温。
(4)混凝土浇筑时在每台泵车的出灰口配置3～4台插入式振捣器，由于混凝土的塌落度比较大，在1400mm厚的底板内可斜向流淌1米远左右，2台振捣器主要负责下部斜坡流淌处振捣密实，另外2台主要负责顶部混凝土振捣，混凝土浇筑至设计标高后，用长刮尺刮平，清除残余浮浆后用木抹子收面，待混凝土收水后用铁抹子反复压光，压闭混凝土表面毛细孔，提高混凝土防水性能和表面观感。
（5）根据泵送工艺要求，混凝土塌落度在现场出料时严格控制为160±30mm,凡超出此范围的，一律退场，专人负责此项工作，决不允许在现场加水。
2.3 基础大体积混凝土裂缝产生的原因
（1）基础大体积混凝土施工，由于混凝土内部与表面散热速率不一样，在其表面形成较大的温度梯度，从而引起较大的表面拉应力。同时在此刻混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，温度产生的表面拉应力，超过此刻的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。此种裂缝一般产生在混凝土浇筑完成后的第三天（升温阶段）。
（2）混凝土降温阶段，由于逐渐降温而产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用，促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩由于受到基地或结构本身的约束，也会产生很大的拉应力，直至出现收缩裂缝。
3基础混凝土配合比的选定
3.1 混凝土配合比
根据上述对基础大体积混凝土产生裂缝的原因分析，混凝土配合比的选定是至关重要的。经与商品混凝土厂家（兰州永佳商品混凝土公司）一起反复试配，选定的配合比中水泥:砂子:石子:水为1:3.52:4.86:0.44，另DXH-B外加剂1.8%，UEA-H微膨胀剂0.23%，CF矿粉0.54%。
3.2 原材料的选用
（1）水泥：选用中材甘肃祁连山水泥厂#525普通硅酸盐水泥，出厂后贮存7d以上，使用前经复试，合格后方能使用。
（2）砂、石料：采用细度模数大于2.4的中砂，5～25mm碎石，级配良好；砂、石含泥量均要小于1%。
（3）掺合料：选用甘肅酒钢矿渣磨细的高性能磨细矿粉，比表面积400m²以上。
（4）外加剂：减水剂采用选用DXH-B型高效缓凝减水剂；微膨胀剂选用甘肃中科工程材料公司生产的UEA-H高效混凝土膨胀剂。
3.3 配合比的特点和作用
（1）此工程中选用的配合比一个最大的特点，就是水泥用量仅为220Kg/m³（一般C35、S8的混凝土，水泥用量为350～400Kg/m³）。混凝土最高绝热温度Tmax与每立方混凝土内的水泥用量成线性正比关系。此工程通过降低水泥用量以防止大体积混凝土裂缝的产生，在保证混凝土强度的前提下，通过掺加高性能磨细矿粉，取代部分水泥以减少水泥用量。磨细矿粉的掺量为胶凝材料用量的30%。选择减少水泥用量而不是选用初凝时间长、水化热低的矿渣水泥，是因为矿渣水泥的析水性比普通硅酸盐水泥强，在浇筑层表面有大量水析出，析出的水聚集在上下两浇筑层的表面，造成混凝土的水灰比改变，形成了一层含水量多的夹层，妨碍两层混凝土粘合，破坏混凝土的整体性，这种混凝土的泌水性与用水量成正比。
（2）目前市场上用作混凝土掺合料的除磨细矿粉外，还有粉煤灰、硅灰和沸石粉等。由于粉煤灰的耐久性不如磨细矿粉，硅灰相对来源少、价格贵，沸石粉则需水量过大，掺入后增加混凝土泌水性，故选用高性能磨细矿粉作为此工程混凝土的掺合料。
（3）由于水泥砂浆和粗骨料的粘结强度即界面粘结力大小是决定混凝土强度的主要因素之一。因此选择与水泥适应性好、减水率高的优质外加剂也至关重要。同时考虑到基础大体积混凝土计划浇筑时间为9月上旬，当时的白天气温仍在26℃以上，为使混凝土的初凝时间满足施工要求，掺用DXH-B型高效缓凝减水剂试配后，混凝土性能完全满足了设计和施工要求。
（4）鉴于市场上UEA微膨胀剂种类多而杂，经多方考证，慎重选用甘肃中科工程材料公司的专利产品第五代UEA高效混凝土微膨胀剂（UEA-H）。
4 基础混凝土的测温和养护
为防止大体积混凝土内外温差超过限制而产生温度裂缝，在混凝土内布置测温点，掌握基础内部实际温度变化情况，监视温差波动，以指导养护工作。
基础混凝土振捣时气温较高，在混凝土表面用木夯紧压整平后，覆盖一层塑料薄膜，两层麻袋布（草袋），并浇水湿润，此后根据温控数据确定覆盖材料的增减。
基础筏板测温点共布置27点，另有薄膜下温度测点2个，大气温度和室内温度各1个测点，由于测温点数量不多，因此采用了CU50热电阻和电子测温仪进行检测。
根据经验，大体积混凝土的温差变化在1～72h波动最大，因此在这段时间现场值班不间断测温，测试频率每2h一次，测试时要求记录一下数据：①混凝土入模温度；②每次测温时间，各测温点温度值；③各部位保温材料的覆盖和去除时间；④浇水养护或恢复保温时间；⑤异常情况如雨、风等发生的时间。
测温确定混凝土内中心温度与表面薄膜下温差达到27℃时，必须采取保温应急措施，实测温度显示大多数测试点温度差在25℃以下，仅有2点温差超过29℃，现场采取停止浇水养护和覆盖双层干麻袋后在1h内即以提高表面温度来降低内外温差。
5 裂缝施工注意事项
（1）大体积混凝土施工控制表面温度裂缝的产生，首先应从选定混凝土配合比入手。只要对掺合料、缓凝减水剂等选择合适，通过试配完全可以大大降低每立方混凝土的水泥用量，降低混凝土的最高绝热温度，从根本上解决升温阶段的裂缝产生。
（2）掺加高性能磨细矿粉能有效的降低每立方混凝土的水泥用量，其性能由于粉煤灰。
（3）对于基础大体积混凝土而言，养护措施极为重要，应根据施工时的气温、测温情况，采取相应的养护方法。布置合理的测温手段是必不可少的，可以为养护提供调整依据。
6 结束语
大体积混凝土的开裂是目前工程项目施工关注的一个重要问题。通过以上工程实体分析可知，大体积混凝土的裂缝是由温度应力和混凝土收缩引起的，笔者认为精心选择原材料，并在施工过程中采用合理的施工措施，能有效的防止裂缝的发生。
【参考文献】
[1] 迟陪云：大体积混凝土开裂的起因及防裂措施.混凝土， 2001
[2] 段峥：现浇大体积商品混凝土裂缝的成因与防止.混凝土，2003
[3] 尤启俊： 外加剂对混凝土收缩抗裂性能的影响.混凝土， 2004
【关键词】 ：基础大体积混凝土 裂缝控制 施工措施
中图分类号： TV544+.91 文献标识码： A 文章编号：
1 前言
近年来，随着国民经济和建筑技术的发展，建筑规模不断扩大，大型构筑物或高层建筑物不断增多，混凝土结构日益受到人们的欢迎；于是大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或高层主体的重要组成部分，然而混凝土结构在施工和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝，大体积混凝土结构出现裂缝尤为普遍。美国混凝土学会给出了大体积混凝土的定义：任何现浇混凝土,其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度的减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。这就提出了大体积混凝土开裂的问题，开裂问题在工程施工中裂缝一旦形成，特别是基础贯穿裂缝出现在重要结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是一个值得关注的问题。
2大体积混凝土裂缝形成的原因
裂缝产生的原因可分为两类：一是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。二是结构型裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及施工中产生的结构次应力造成的受力裂缝。本文主要探讨施工中产生的裂缝。
2.1 工程实例
南出口安置房（南区）工程2#、3#楼工程位于兰州七里河区兰工坪路，周边建筑物密集，施工场地狭小。2#、3#楼地上32层，地下二层，建筑面积38700 m²,剪力墙结构；地下室部分基础采用筏板基础，基础底板厚度1400mm。
2.2 基础底板大体积混凝土施工
(1）工程主楼基础采用平板式筏形基础，纯地下室及裙房采用柱、墙下独立基础加构造底板的形式。基础底板厚度1400mm，主楼基础底板平面形状近似为矩形，2#楼：长64m×17m，3#楼：长32m×17m,主楼与地下车库间设宽800的后浇带，基础地下室混凝土强度等级采用C35防渗混凝土，抗渗等级S8，基础底板混凝土约2400m³。
(2)由于基础混凝土工程量大，基坑较深，为确保基础结构的整体性和安全性，考虑施工搭接和市区施工的困难，基础底板以后浇带为界分为A、B两段施工，A段为后浇带以北2#楼部分，混凝土量约为1600m³；B段为3#楼部分，混凝土量约为800m³。每段水平方向不留施工缝，一次性浇筑；竖向在剪力墙外墙高300mm处留设施工缝。
(3)混凝土采用商品混凝土，浇筑时采用“分层浇筑、循序推进”的浇筑工艺。浇筑时先在一个部位进行，分两次达到设计标高，混凝土形成扇形向前流动，然后在其坡面上连续浇筑，循序推进。这种浇筑方法能较好的适应泵送工艺，便于每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上，确保每层混凝土之间的浇筑间隙不超过规定的2h。同时可解决频繁移动泵管的问题，也便于浇筑完成后的部位进行覆盖和保温。
(4)混凝土浇筑时在每台泵车的出灰口配置3～4台插入式振捣器，由于混凝土的塌落度比较大，在1400mm厚的底板内可斜向流淌1米远左右，2台振捣器主要负责下部斜坡流淌处振捣密实，另外2台主要负责顶部混凝土振捣，混凝土浇筑至设计标高后，用长刮尺刮平，清除残余浮浆后用木抹子收面，待混凝土收水后用铁抹子反复压光，压闭混凝土表面毛细孔，提高混凝土防水性能和表面观感。
（5）根据泵送工艺要求，混凝土塌落度在现场出料时严格控制为160±30mm,凡超出此范围的，一律退场，专人负责此项工作，决不允许在现场加水。
2.3 基础大体积混凝土裂缝产生的原因
（1）基础大体积混凝土施工，由于混凝土内部与表面散热速率不一样，在其表面形成较大的温度梯度，从而引起较大的表面拉应力。同时在此刻混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，温度产生的表面拉应力，超过此刻的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。此种裂缝一般产生在混凝土浇筑完成后的第三天（升温阶段）。
（2）混凝土降温阶段，由于逐渐降温而产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用，促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩由于受到基地或结构本身的约束，也会产生很大的拉应力，直至出现收缩裂缝。
3基础混凝土配合比的选定
3.1 混凝土配合比
根据上述对基础大体积混凝土产生裂缝的原因分析，混凝土配合比的选定是至关重要的。经与商品混凝土厂家（兰州永佳商品混凝土公司）一起反复试配，选定的配合比中水泥:砂子:石子:水为1:3.52:4.86:0.44，另DXH-B外加剂1.8%，UEA-H微膨胀剂0.23%，CF矿粉0.54%。
3.2 原材料的选用
（1）水泥：选用中材甘肃祁连山水泥厂#525普通硅酸盐水泥，出厂后贮存7d以上，使用前经复试，合格后方能使用。
（2）砂、石料：采用细度模数大于2.4的中砂，5～25mm碎石，级配良好；砂、石含泥量均要小于1%。
（3）掺合料：选用甘肅酒钢矿渣磨细的高性能磨细矿粉，比表面积400m²以上。
（4）外加剂：减水剂采用选用DXH-B型高效缓凝减水剂；微膨胀剂选用甘肃中科工程材料公司生产的UEA-H高效混凝土膨胀剂。
3.3 配合比的特点和作用
（1）此工程中选用的配合比一个最大的特点，就是水泥用量仅为220Kg/m³（一般C35、S8的混凝土，水泥用量为350～400Kg/m³）。混凝土最高绝热温度Tmax与每立方混凝土内的水泥用量成线性正比关系。此工程通过降低水泥用量以防止大体积混凝土裂缝的产生，在保证混凝土强度的前提下，通过掺加高性能磨细矿粉，取代部分水泥以减少水泥用量。磨细矿粉的掺量为胶凝材料用量的30%。选择减少水泥用量而不是选用初凝时间长、水化热低的矿渣水泥，是因为矿渣水泥的析水性比普通硅酸盐水泥强，在浇筑层表面有大量水析出，析出的水聚集在上下两浇筑层的表面，造成混凝土的水灰比改变，形成了一层含水量多的夹层，妨碍两层混凝土粘合，破坏混凝土的整体性，这种混凝土的泌水性与用水量成正比。
（2）目前市场上用作混凝土掺合料的除磨细矿粉外，还有粉煤灰、硅灰和沸石粉等。由于粉煤灰的耐久性不如磨细矿粉，硅灰相对来源少、价格贵，沸石粉则需水量过大，掺入后增加混凝土泌水性，故选用高性能磨细矿粉作为此工程混凝土的掺合料。
（3）由于水泥砂浆和粗骨料的粘结强度即界面粘结力大小是决定混凝土强度的主要因素之一。因此选择与水泥适应性好、减水率高的优质外加剂也至关重要。同时考虑到基础大体积混凝土计划浇筑时间为9月上旬，当时的白天气温仍在26℃以上，为使混凝土的初凝时间满足施工要求，掺用DXH-B型高效缓凝减水剂试配后，混凝土性能完全满足了设计和施工要求。
（4）鉴于市场上UEA微膨胀剂种类多而杂，经多方考证，慎重选用甘肃中科工程材料公司的专利产品第五代UEA高效混凝土微膨胀剂（UEA-H）。
4 基础混凝土的测温和养护
为防止大体积混凝土内外温差超过限制而产生温度裂缝，在混凝土内布置测温点，掌握基础内部实际温度变化情况，监视温差波动，以指导养护工作。
基础混凝土振捣时气温较高，在混凝土表面用木夯紧压整平后，覆盖一层塑料薄膜，两层麻袋布（草袋），并浇水湿润，此后根据温控数据确定覆盖材料的增减。
基础筏板测温点共布置27点，另有薄膜下温度测点2个，大气温度和室内温度各1个测点，由于测温点数量不多，因此采用了CU50热电阻和电子测温仪进行检测。
根据经验，大体积混凝土的温差变化在1～72h波动最大，因此在这段时间现场值班不间断测温，测试频率每2h一次，测试时要求记录一下数据：①混凝土入模温度；②每次测温时间，各测温点温度值；③各部位保温材料的覆盖和去除时间；④浇水养护或恢复保温时间；⑤异常情况如雨、风等发生的时间。
测温确定混凝土内中心温度与表面薄膜下温差达到27℃时，必须采取保温应急措施，实测温度显示大多数测试点温度差在25℃以下，仅有2点温差超过29℃，现场采取停止浇水养护和覆盖双层干麻袋后在1h内即以提高表面温度来降低内外温差。
5 裂缝施工注意事项
（1）大体积混凝土施工控制表面温度裂缝的产生，首先应从选定混凝土配合比入手。只要对掺合料、缓凝减水剂等选择合适，通过试配完全可以大大降低每立方混凝土的水泥用量，降低混凝土的最高绝热温度，从根本上解决升温阶段的裂缝产生。
（2）掺加高性能磨细矿粉能有效的降低每立方混凝土的水泥用量，其性能由于粉煤灰。
（3）对于基础大体积混凝土而言，养护措施极为重要，应根据施工时的气温、测温情况，采取相应的养护方法。布置合理的测温手段是必不可少的，可以为养护提供调整依据。
6 结束语
大体积混凝土的开裂是目前工程项目施工关注的一个重要问题。通过以上工程实体分析可知，大体积混凝土的裂缝是由温度应力和混凝土收缩引起的，笔者认为精心选择原材料，并在施工过程中采用合理的施工措施，能有效的防止裂缝的发生。
【参考文献】
[1] 迟陪云：大体积混凝土开裂的起因及防裂措施.混凝土， 2001
[2] 段峥：现浇大体积商品混凝土裂缝的成因与防止.混凝土，2003
[3] 尤启俊： 外加剂对混凝土收缩抗裂性能的影响.混凝土， 2004