论文部分内容阅读
摘要：本文结合工程实际，对大体积筏板混凝土裂缝成因进行分析，并提出一些施工控制措施。
关键词：大体积筏板混凝土；裂缝；成因；控制
一、工程概况
在建的东高2、3栋工程位于广西大学东校园， 地下一层，地上31层（其中首层为架空层），建筑总高度103.53 m ，总建筑面积约为：18892㎡/栋。工程结构类型为框架剪力墙结构；基础类型为桩筏基础,筏板厚1.7 m,长约35.5 m、宽约31 m，混凝土浇筑量约为1500m3，混凝土强度等级为C35,抗渗等级为p6。从整体结构及受力考虑设计要求筏板混凝土连续浇筑，属于大体积砼施工，施工严格按《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009执行，应采取相应措施控制裂缝。
二、大体积混凝土裂缝成因
根据《大体积混凝土施工规范》当砼结构物实体最小几何尺寸不小于1.0m的大提亮砼或预计会因砼中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的砼为大体积混凝土，要求按大体积砼来施工。大体积砼具有结构厚、体形大、混凝土数量多、工程条件复雜和施工技术要求高等特点。大体积混凝土在硬化期间, 一方面由于水泥水化过程中将释放出大量的水化热, 使结构件具有“热涨”的特性; 另一方面混凝土硬化时又具有“收缩”的特性, 两者相互作用的结果将直接破坏混凝土结构, 导致结构出现裂缝。因而在混凝土硬化过程中,必须采用相应的技术措施, 以控制混凝土硬化时的温度, 保持混凝土内部与外部的合理温差, 使温度应力可控, 避免混凝土出现结构性裂缝。
对于大体积混泥土裂缝出现的原因比较复杂，经过多方面的研究和总结，主要裂缝及原因如下：
1．收缩裂缝混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量, 用水量和水泥用量越高, 混凝土的收缩就越大。选用的水泥品种不同, 其干缩、收缩的量也不同。
2．温差裂缝混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑；浇筑后, 水泥因水化引起水化热,由于混凝土体积大, 聚集在内部的水泥水化热不易散发, 混凝土内部温度将显著升高, 而其表面则散热较快, 形成了较大的温度差, 使混凝土内部产生压应力, 表面产生拉应力，此时, 混凝龄期短, 抗拉强度很低，当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度, 则会在混凝土表面产生裂缝。
3．材料裂缝材料裂缝表现为龟裂,主要原因是：a.水泥安定性不合格；b.骨料中含泥量过多而引起的，特别要控制好砂的含泥量。
三、施工中裂缝控制措施
大体积混凝土如果措施不当会产生裂缝，裂缝会影响结构的整体性、耐久性和防水抗渗性等；有的大体积混凝土甚至出现贯通裂缝，通缝会导致钢筋锈蚀进而影响整个建筑的质量与寿命。因此，在大体积混凝土浇筑前应进行裂缝控制计算，估算混凝土浇筑后可能产生的最大水化热温升值、温度差和温度收缩应力，以便在施工中采取有效的技术措施。限于编幅在此不列详细的计算过程，主要阐述施工中的技术措施。
大体积混凝土裂缝控制的施工技术措施主要着重于解决下面的问题：降低混凝土内部的最高温度，延缓降温速率，减少内外温差，减少混凝土收缩，提高混凝土极限拉伸力，改善约束条件等。
（一）施工前期措施
混凝土凝结时会放出热量，这个热量是多种物质和水反应产生的故称为混凝土水化热，水化热是裂缝产生的根源，要控制或减少水化热必须从源头着手。
1．水泥的选择
每克水泥水化放热量约达120cal/g，选择适当的水泥对水化热的控制起到关键作用，一般来说为了减少水化热过大引起砼开裂的危害可选用以下水泥：a. 掺混合料的硅酸盐水泥如矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥或粉煤灰水泥；b.含硅酸二钙少、硅酸三钙和铝酸三钙较多的普通水泥；c.铝酸盐水泥； e.大坝水泥等。由于含铝酸盐类的水泥对有抗渗要求的混凝土不适合，而大坝水泥供应到房建工程并不多，在南方地区多采用掺混合料的硅酸盐水泥。所选用的水泥应符合3d天的水化热不宜大于240KJ/kg，7d天水化热不宜大于270 KJ/kg。
2．集料控制
集料的选用目的一是保证混凝土强度，二是控制上文提到的材料裂缝。在选用集料时充分考虑现场的施工条件，要密切的与施工工艺配合协调，尽量选用级配良好的集料，良好的级配材料可以提高混凝土的极限拉伸强度。在集料的选择中，砂为中砂，碎石选用粒径为5-31.5mm，严格控制砂、碎石的含泥量，砂含泥量不大于3%，碎石含泥量不大于1%。
3．配合比优化
混凝土配合比的合理性不仅影响到混凝土自身的强度要求，还会影响浇筑时的泵送要求、坍落度、和易性等，通常每立方混泥土中每减少10kg水泥用量，混凝土的水化热温度将降低1°C，在混凝土配比设计中可以通过掺加混凝土用掺合料（如粉煤灰）、外加剂（如缓凝剂、减水剂）等将配比优化，减少水泥用量。此外，为了满足混凝土的浇筑要求，经过对设备、人员及浇筑数量等的计算，要求混凝土的初凝时间不小于270分钟。
（二）混凝土浇筑
1．降低混凝土入模温度
由于施工时正是炎热的夏季，在南宁夏季温度比较高，要求砂、石材料避免阳光直晒，必要时采取喷冷水雾或冷气预冷，散装水泥尽量做到进货后先进行储存散热，使其温度不超过30℃再进行拌合，拌合用水采用低温水。尽量减少混凝土的转运、装卸次数，运输过程中应避免日晒，当温度大于25℃时用湿麻袋对混凝土输送泵管表面进行覆盖，并浇水保持湿润。
2．合理安排浇筑工艺
针对混凝土浇筑数量大且需要连续浇筑的特点，对混凝土浇筑我们进行了精心的方案设计，遵循“斜面分层、薄层浇捣、循环推进、一次到边”的原则，将每层浇筑厚度控制在30～50cm，使混凝土浇筑均匀上升，避免过大高差，各浇捣层砼均在下一层砼初凝前续浇覆盖，防止出现施工冷缝。
（三）养护及温度监测
1．养护
混凝土养护有两个目的：一是创造使水泥得以充分水化的条件，加速混凝土硬化；二是防止混凝土成型后因日晒、风吹、干燥、寒冷等自然因素的影响而出现超正常范围的收缩、裂缝及破坏等现象。
为了防止混凝土出现温度裂缝和表面干缩裂缝，应及时对砼进行养护。在混凝土表面初凝能上人时用塑料薄膜覆盖，再摊铺麻袋，洒水养护。根据现场条件及对砼热功等的计算，待砼强度提高到表面可上人时撒去塑料薄膜，改为蓄水养护，计算的蓄水厚为不小于62mm。蓄水养护具有以下优势：在升温阶段，蓄水层吸收混凝土的大量水化热、减少外部低温环境的影响，起到保温养护与间接散热、降温的双重作用；在降温阶段，蓄水层能起到延缓混凝土内部的降温速度、减少混凝土表面的热扩散，保持均匀散热的作用，能有效地防止混凝土因急剧降温而产生的裂缝。实践证明，蓄水养护能有效的控制混凝土裂缝的产生，保证砼的施工质量。
2．温度监测
《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009要求混凝土内外温差控制在25℃以下，混凝土表面与大气温差不宜大于20℃，降温速率不宜大于2.0℃/d，为满足施工规范要求，结合工程实际情况，在筏板设置了7个测温点，每个测温点在垂直方向设置深、中、浅3个测温孔，三孔平面间距50cm，呈三角形布置。筏板深孔埋深1.4 m,中孔埋深0.9 m,浅孔埋深0.1 m。测温孔处预埋DN25的封底钢管，钢管管底要比测温孔低10㎝，管面露出承台砼面30㎝。测温孔在筏板养护时灌满水，测温时直接用温度计分别探测该处测孔的水温即可。本工程所有测温孔均已编号，每个孔在砼温度上升阶段每4小时测温一次；在砼温度下降阶段每8小时测温一次，监测时间不少于7天，同时要测大气温度。当发现混凝土表面和内部温差超过25℃时，要及时增加保温覆盖层厚度和蓄水深度以防止温差应力裂缝的产生。
四、结语
大体积混凝土施工过程中，混凝土配比的确定、浇筑前热功计算、编制合理的实施计划及浇筑后裂缝控制计算、保温材料的选择及厚度计算都对砼的最终质量有着重要的作用。只要在源头上采取合理的预防措施，严格按照既定的施工方案进行浇筑，定时定点测温，及时有效的对混凝土进行养护，大体积混凝土的裂缝控制问题就能满足规范要求，从而保证工程质量。
参考文献
[1]大体积混凝土施工规范．GB50496-2009．
[2]建筑施工手册．
关键词：大体积筏板混凝土；裂缝；成因；控制
一、工程概况
在建的东高2、3栋工程位于广西大学东校园， 地下一层，地上31层（其中首层为架空层），建筑总高度103.53 m ，总建筑面积约为：18892㎡/栋。工程结构类型为框架剪力墙结构；基础类型为桩筏基础,筏板厚1.7 m,长约35.5 m、宽约31 m，混凝土浇筑量约为1500m3，混凝土强度等级为C35,抗渗等级为p6。从整体结构及受力考虑设计要求筏板混凝土连续浇筑，属于大体积砼施工，施工严格按《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009执行，应采取相应措施控制裂缝。
二、大体积混凝土裂缝成因
根据《大体积混凝土施工规范》当砼结构物实体最小几何尺寸不小于1.0m的大提亮砼或预计会因砼中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的砼为大体积混凝土，要求按大体积砼来施工。大体积砼具有结构厚、体形大、混凝土数量多、工程条件复雜和施工技术要求高等特点。大体积混凝土在硬化期间, 一方面由于水泥水化过程中将释放出大量的水化热, 使结构件具有“热涨”的特性; 另一方面混凝土硬化时又具有“收缩”的特性, 两者相互作用的结果将直接破坏混凝土结构, 导致结构出现裂缝。因而在混凝土硬化过程中,必须采用相应的技术措施, 以控制混凝土硬化时的温度, 保持混凝土内部与外部的合理温差, 使温度应力可控, 避免混凝土出现结构性裂缝。
对于大体积混泥土裂缝出现的原因比较复杂，经过多方面的研究和总结，主要裂缝及原因如下：
1．收缩裂缝混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量, 用水量和水泥用量越高, 混凝土的收缩就越大。选用的水泥品种不同, 其干缩、收缩的量也不同。
2．温差裂缝混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑；浇筑后, 水泥因水化引起水化热,由于混凝土体积大, 聚集在内部的水泥水化热不易散发, 混凝土内部温度将显著升高, 而其表面则散热较快, 形成了较大的温度差, 使混凝土内部产生压应力, 表面产生拉应力，此时, 混凝龄期短, 抗拉强度很低，当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度, 则会在混凝土表面产生裂缝。
3．材料裂缝材料裂缝表现为龟裂,主要原因是：a.水泥安定性不合格；b.骨料中含泥量过多而引起的，特别要控制好砂的含泥量。
三、施工中裂缝控制措施
大体积混凝土如果措施不当会产生裂缝，裂缝会影响结构的整体性、耐久性和防水抗渗性等；有的大体积混凝土甚至出现贯通裂缝，通缝会导致钢筋锈蚀进而影响整个建筑的质量与寿命。因此，在大体积混凝土浇筑前应进行裂缝控制计算，估算混凝土浇筑后可能产生的最大水化热温升值、温度差和温度收缩应力，以便在施工中采取有效的技术措施。限于编幅在此不列详细的计算过程，主要阐述施工中的技术措施。
大体积混凝土裂缝控制的施工技术措施主要着重于解决下面的问题：降低混凝土内部的最高温度，延缓降温速率，减少内外温差，减少混凝土收缩，提高混凝土极限拉伸力，改善约束条件等。
（一）施工前期措施
混凝土凝结时会放出热量，这个热量是多种物质和水反应产生的故称为混凝土水化热，水化热是裂缝产生的根源，要控制或减少水化热必须从源头着手。
1．水泥的选择
每克水泥水化放热量约达120cal/g，选择适当的水泥对水化热的控制起到关键作用，一般来说为了减少水化热过大引起砼开裂的危害可选用以下水泥：a. 掺混合料的硅酸盐水泥如矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥或粉煤灰水泥；b.含硅酸二钙少、硅酸三钙和铝酸三钙较多的普通水泥；c.铝酸盐水泥； e.大坝水泥等。由于含铝酸盐类的水泥对有抗渗要求的混凝土不适合，而大坝水泥供应到房建工程并不多，在南方地区多采用掺混合料的硅酸盐水泥。所选用的水泥应符合3d天的水化热不宜大于240KJ/kg，7d天水化热不宜大于270 KJ/kg。
2．集料控制
集料的选用目的一是保证混凝土强度，二是控制上文提到的材料裂缝。在选用集料时充分考虑现场的施工条件，要密切的与施工工艺配合协调，尽量选用级配良好的集料，良好的级配材料可以提高混凝土的极限拉伸强度。在集料的选择中，砂为中砂，碎石选用粒径为5-31.5mm，严格控制砂、碎石的含泥量，砂含泥量不大于3%，碎石含泥量不大于1%。
3．配合比优化
混凝土配合比的合理性不仅影响到混凝土自身的强度要求，还会影响浇筑时的泵送要求、坍落度、和易性等，通常每立方混泥土中每减少10kg水泥用量，混凝土的水化热温度将降低1°C，在混凝土配比设计中可以通过掺加混凝土用掺合料（如粉煤灰）、外加剂（如缓凝剂、减水剂）等将配比优化，减少水泥用量。此外，为了满足混凝土的浇筑要求，经过对设备、人员及浇筑数量等的计算，要求混凝土的初凝时间不小于270分钟。
（二）混凝土浇筑
1．降低混凝土入模温度
由于施工时正是炎热的夏季，在南宁夏季温度比较高，要求砂、石材料避免阳光直晒，必要时采取喷冷水雾或冷气预冷，散装水泥尽量做到进货后先进行储存散热，使其温度不超过30℃再进行拌合，拌合用水采用低温水。尽量减少混凝土的转运、装卸次数，运输过程中应避免日晒，当温度大于25℃时用湿麻袋对混凝土输送泵管表面进行覆盖，并浇水保持湿润。
2．合理安排浇筑工艺
针对混凝土浇筑数量大且需要连续浇筑的特点，对混凝土浇筑我们进行了精心的方案设计，遵循“斜面分层、薄层浇捣、循环推进、一次到边”的原则，将每层浇筑厚度控制在30～50cm，使混凝土浇筑均匀上升，避免过大高差，各浇捣层砼均在下一层砼初凝前续浇覆盖，防止出现施工冷缝。
（三）养护及温度监测
1．养护
混凝土养护有两个目的：一是创造使水泥得以充分水化的条件，加速混凝土硬化；二是防止混凝土成型后因日晒、风吹、干燥、寒冷等自然因素的影响而出现超正常范围的收缩、裂缝及破坏等现象。
为了防止混凝土出现温度裂缝和表面干缩裂缝，应及时对砼进行养护。在混凝土表面初凝能上人时用塑料薄膜覆盖，再摊铺麻袋，洒水养护。根据现场条件及对砼热功等的计算，待砼强度提高到表面可上人时撒去塑料薄膜，改为蓄水养护，计算的蓄水厚为不小于62mm。蓄水养护具有以下优势：在升温阶段，蓄水层吸收混凝土的大量水化热、减少外部低温环境的影响，起到保温养护与间接散热、降温的双重作用；在降温阶段，蓄水层能起到延缓混凝土内部的降温速度、减少混凝土表面的热扩散，保持均匀散热的作用，能有效地防止混凝土因急剧降温而产生的裂缝。实践证明，蓄水养护能有效的控制混凝土裂缝的产生，保证砼的施工质量。
2．温度监测
《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009要求混凝土内外温差控制在25℃以下，混凝土表面与大气温差不宜大于20℃，降温速率不宜大于2.0℃/d，为满足施工规范要求，结合工程实际情况，在筏板设置了7个测温点，每个测温点在垂直方向设置深、中、浅3个测温孔，三孔平面间距50cm，呈三角形布置。筏板深孔埋深1.4 m,中孔埋深0.9 m,浅孔埋深0.1 m。测温孔处预埋DN25的封底钢管，钢管管底要比测温孔低10㎝，管面露出承台砼面30㎝。测温孔在筏板养护时灌满水，测温时直接用温度计分别探测该处测孔的水温即可。本工程所有测温孔均已编号，每个孔在砼温度上升阶段每4小时测温一次；在砼温度下降阶段每8小时测温一次，监测时间不少于7天，同时要测大气温度。当发现混凝土表面和内部温差超过25℃时，要及时增加保温覆盖层厚度和蓄水深度以防止温差应力裂缝的产生。
四、结语
大体积混凝土施工过程中，混凝土配比的确定、浇筑前热功计算、编制合理的实施计划及浇筑后裂缝控制计算、保温材料的选择及厚度计算都对砼的最终质量有着重要的作用。只要在源头上采取合理的预防措施，严格按照既定的施工方案进行浇筑，定时定点测温，及时有效的对混凝土进行养护，大体积混凝土的裂缝控制问题就能满足规范要求，从而保证工程质量。
参考文献
[1]大体积混凝土施工规范．GB50496-2009．
[2]建筑施工手册．