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摘要：本文针对大体积混凝土结构无缝设计施工技术进行论述。
关键词：民用建筑；大体积混凝土；裂缝；无缝施工
民用建筑工程的大体积性、多样性和复杂性导致混凝土结构施工后存在各种各样质量问题发生，混凝土裂缝的发生造成严重质量问题的同时，也影响了工程的使用性能，混凝土裂缝的控制是目前工程建筑学术领域研究的重要课题之一，而裂缝控制更是大体积混凝土结构施工过程中质量控制的关键因素。
1、大体积混凝土裂缝产生原因分析
混凝土初凝过程中水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用产生温度应力和收缩应力是大体积混凝土结构开裂的主要因素，混凝土“内热外冷”极易产生裂缝。
混凝土硬化过程中收缩产生裂缝也是大体积混凝土开裂的主要因素，经过实际施工经验总结发现，在设计配合比中时，混凝土中的用水量和水泥用量越高，该种配合比的混凝土的收缩就越大；
在施工组织时或混凝土拌合站，采购的水泥成分不符合要求或水泥安定性不合格是大体积混凝土裂缝产生的常见因素；
施工队伍专业化程度不够，施工作业程序不规范、施工技术措施不适当等是大体积混凝土开裂的经常发生的主要原因之一；
大体积混凝土施工特点方面的原因：大体积混凝土结构钢筋密、由于体积过大，混凝土一次浇注量大、施工时间长、施工工艺要求高、受环境影响大，工程实践证明，大体积混凝土施工难度比较大，混凝土产生裂缝的机率较多。
基础沉陷或不均匀沉降产生裂缝：沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致，或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土出现沉陷裂缝，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。
2、无缝施工方案设计过程(以大体积地下室混凝土底板、墙板、顶板施工为例)
大体积混凝土无缝施工设计原理：
目前大体积混凝土结构施工无缝设计是以掺加ZY膨胀剂的补偿收缩混凝土为基本材料，以设置加强带取代后浇带，达到连续浇筑超长大体积混凝土结构的施工技术；
根据混凝土结构无缝设计的要求，在施工方案设计时，将地下室混凝土底板、墙板及顶板进行分块设计以形成多个施工浇筑的单元，每个施工块中均设置有加强带。混凝土墙板、顶板的分块与底板的分块相对应设置后浇带和加强带；
膨胀加强带宽设置要根据拟浇注的大体积混凝土的实际工程特点合理设置，边缘每侧设密孔铁丝网并用钢筋加固定位，以防止加强带外混凝土流人加强带内；
大体积混凝土浇筑施工时应先浇带外混凝土，当施工浇注到加强带时改用掺量ZY膨胀剂混凝土施工。考虑到外加剂膨胀作用会使混凝土强度降低，所以应该对膨胀加强带的混凝土强度等级进行适当的提高，并加大膨胀剂用量，用这样的方法循环施工达到超长无缝结构混凝土的目的；
补偿收缩混凝土设计。根据《混凝土外加剂应用技术规范》的规定进行对掺加ZY的试件的限制膨胀率进行试验，设计并验证补偿收缩混凝土试件的微膨胀性。大体积混凝土配合比的设计。水泥采用优质的42.5Mpa普通硅酸盐水泥；
细骨料选用中砂，细度模数Mx＝2.6～2.8，表现密度2．64克／立方厘米，松散密度1410千克／立方米，紧密密度1550千克／立方米，含泥量≤3％。粗骨料为碎石，粒径为5～31.5mm连续级配，压碎指标8％ ～9.8％ ，含泥量≤3％ 。膨胀剂选用行业内知名公司生产的性能稳定的ZY膨胀剂。减水剂选用大中厂家生产的优质Ⅱ级粉煤灰。
混凝土配合比设计需要保证混凝土的泵送性能，经现场实际经验总结，管道出口处坍落度应在140～160mm之间，试块强度满足设计及规范要求。
大体积混凝土实验室设计。根据多个项目的施工经验总结，考虑混凝土在输送管道中的坍落度损失，坍落度值设计值为200～220mm，输送管道出口坍落度实际值为140～160mm，试配的每立方米混凝土材料用量如表1：(以C30、C40 为例，单位为Kg)
表1
3、施工方案及控制措施
(1)后掺少量减水剂的预备措施。如混凝土浇筑施工在高温季节，易造成混凝土坍落度损失加大，或者由于混凝土运输途中延时等问题，使浇捣速度减缓，延误了混凝土的入模时间，致使不能满足泵送要求，此时应严禁加入生水，而应采取二次掺少量的FDN21减水剂的后掺法，补偿和恢复混凝土的坍落度损失。在配合比中FDN21减水剂量为0.8％，一般该减水剂的掺量最高为l％，在后掺减水剂时只考虑在0.2％ 以内。凡后掺减水剂的运输车应快速搅拌40转以上。
(2)地下室墙体混凝土配合比及浇筑的措施。墙板混凝土配合比设计试配时，采取降低水灰比的措施以减小混凝土的收缩。底板与墙板同为C30P12，如底板的水灰比为0.47，则墙板的水灰比为0.41，混凝土的坍落度指标底板为18～20厘米，墙板坍落度指标控制在14～16厘米。
混凝土浇筑阶段，采用二次振捣的工艺，即在混凝土初凝前进行二次振捣。避免混凝土因沉降收缩而引起裂缝。
(3)地下室顶板的混凝土浇筑的控制。按照长无缝混凝土的施工方案，地下室顶板的浇筑顺序是浇筑完地下一层墙板至地下室顶板梁下口后进行地下室顶板的混凝土浇筑。在顶板的浇筑过程中主要是要控制好早期裂缝的产生，从混凝土收缩裂缝的形成时间看，裂缝往往发生在混凝土初凝到终凝这段时间内，故在施工中，将顶板二次或三次搓平、抹压，特别是初凝抹压作为控制早期收缩裂缝的一项重要控制措施，这对于控制早期裂缝是起到了至关重要的作用。
4、细部加强处理
因一般情况下外墙与边柱的配筋率不同，收缩也不相同，其连接处应根据规范和构造要求设置水平增强钢筋，防止因应力集中发生纵向裂缝。由于底板双向配筋锚人基础梁二排主筋之间，使底板与柱节点处板面混凝土保护层可能过大，故在柱边1米范围设置双向钢筋网片，防止板面出现裂缝。
外墙模板施工的对拉螺杆突出部分割掉后，用ZY掺量为10％的1：2水泥砂浆封堵；相关安装专业的各种穿外墙管道处孔洞用ZY掺量为10％ 的1：2水泥砂浆封堵，必要时做细部防水处理。
5、混凝土的养护
地下室底板、墙板、顶板全部采用了掺加ZY膨胀剂的混凝土。按照养护制度，在混凝土抹压后，能上人时即铺上麻袋片或草席，用水浇湿保养，混凝土硬化3～4小时后，底板与顶板均筑堰蓄水3～5厘米进行养护，墙板采取不问断淋水保温，采用这些养护方法不得少于14天，墙板侧模的拆除也不少于7天。以上养护措施的实施对地下室应用超长无缝结构的成功起到了非常重要的作用。
6、结语
总之，由于大体积混凝土开裂后的裂变状态与常规体积混凝土裂缝差异较大，严重影响混凝土的抗渗透性能，且混凝土开裂渗透后可能會造成混凝土的裂变加速而造成严重的质量、安全事故。由于混凝土的裂缝一般发生在初凝阶段，因此，我们在探讨裂缝产生的原因的同时重视预防措施的作用，采取切实可行的施工技术措施来控制大体积混凝土裂缝的发生。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：民用建筑；大体积混凝土；裂缝；无缝施工
民用建筑工程的大体积性、多样性和复杂性导致混凝土结构施工后存在各种各样质量问题发生，混凝土裂缝的发生造成严重质量问题的同时，也影响了工程的使用性能，混凝土裂缝的控制是目前工程建筑学术领域研究的重要课题之一，而裂缝控制更是大体积混凝土结构施工过程中质量控制的关键因素。
1、大体积混凝土裂缝产生原因分析
混凝土初凝过程中水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用产生温度应力和收缩应力是大体积混凝土结构开裂的主要因素，混凝土“内热外冷”极易产生裂缝。
混凝土硬化过程中收缩产生裂缝也是大体积混凝土开裂的主要因素，经过实际施工经验总结发现，在设计配合比中时，混凝土中的用水量和水泥用量越高，该种配合比的混凝土的收缩就越大；
在施工组织时或混凝土拌合站，采购的水泥成分不符合要求或水泥安定性不合格是大体积混凝土裂缝产生的常见因素；
施工队伍专业化程度不够，施工作业程序不规范、施工技术措施不适当等是大体积混凝土开裂的经常发生的主要原因之一；
大体积混凝土施工特点方面的原因：大体积混凝土结构钢筋密、由于体积过大，混凝土一次浇注量大、施工时间长、施工工艺要求高、受环境影响大，工程实践证明，大体积混凝土施工难度比较大，混凝土产生裂缝的机率较多。
基础沉陷或不均匀沉降产生裂缝：沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致，或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土出现沉陷裂缝，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。
2、无缝施工方案设计过程(以大体积地下室混凝土底板、墙板、顶板施工为例)
大体积混凝土无缝施工设计原理：
目前大体积混凝土结构施工无缝设计是以掺加ZY膨胀剂的补偿收缩混凝土为基本材料，以设置加强带取代后浇带，达到连续浇筑超长大体积混凝土结构的施工技术；
根据混凝土结构无缝设计的要求，在施工方案设计时，将地下室混凝土底板、墙板及顶板进行分块设计以形成多个施工浇筑的单元，每个施工块中均设置有加强带。混凝土墙板、顶板的分块与底板的分块相对应设置后浇带和加强带；
膨胀加强带宽设置要根据拟浇注的大体积混凝土的实际工程特点合理设置，边缘每侧设密孔铁丝网并用钢筋加固定位，以防止加强带外混凝土流人加强带内；
大体积混凝土浇筑施工时应先浇带外混凝土，当施工浇注到加强带时改用掺量ZY膨胀剂混凝土施工。考虑到外加剂膨胀作用会使混凝土强度降低，所以应该对膨胀加强带的混凝土强度等级进行适当的提高，并加大膨胀剂用量，用这样的方法循环施工达到超长无缝结构混凝土的目的；
补偿收缩混凝土设计。根据《混凝土外加剂应用技术规范》的规定进行对掺加ZY的试件的限制膨胀率进行试验，设计并验证补偿收缩混凝土试件的微膨胀性。大体积混凝土配合比的设计。水泥采用优质的42.5Mpa普通硅酸盐水泥；
细骨料选用中砂，细度模数Mx＝2.6～2.8，表现密度2．64克／立方厘米，松散密度1410千克／立方米，紧密密度1550千克／立方米，含泥量≤3％。粗骨料为碎石，粒径为5～31.5mm连续级配，压碎指标8％ ～9.8％ ，含泥量≤3％ 。膨胀剂选用行业内知名公司生产的性能稳定的ZY膨胀剂。减水剂选用大中厂家生产的优质Ⅱ级粉煤灰。
混凝土配合比设计需要保证混凝土的泵送性能，经现场实际经验总结，管道出口处坍落度应在140～160mm之间，试块强度满足设计及规范要求。
大体积混凝土实验室设计。根据多个项目的施工经验总结，考虑混凝土在输送管道中的坍落度损失，坍落度值设计值为200～220mm，输送管道出口坍落度实际值为140～160mm，试配的每立方米混凝土材料用量如表1：(以C30、C40 为例，单位为Kg)
表1
3、施工方案及控制措施
(1)后掺少量减水剂的预备措施。如混凝土浇筑施工在高温季节，易造成混凝土坍落度损失加大，或者由于混凝土运输途中延时等问题，使浇捣速度减缓，延误了混凝土的入模时间，致使不能满足泵送要求，此时应严禁加入生水，而应采取二次掺少量的FDN21减水剂的后掺法，补偿和恢复混凝土的坍落度损失。在配合比中FDN21减水剂量为0.8％，一般该减水剂的掺量最高为l％，在后掺减水剂时只考虑在0.2％ 以内。凡后掺减水剂的运输车应快速搅拌40转以上。
(2)地下室墙体混凝土配合比及浇筑的措施。墙板混凝土配合比设计试配时，采取降低水灰比的措施以减小混凝土的收缩。底板与墙板同为C30P12，如底板的水灰比为0.47，则墙板的水灰比为0.41，混凝土的坍落度指标底板为18～20厘米，墙板坍落度指标控制在14～16厘米。
混凝土浇筑阶段，采用二次振捣的工艺，即在混凝土初凝前进行二次振捣。避免混凝土因沉降收缩而引起裂缝。
(3)地下室顶板的混凝土浇筑的控制。按照长无缝混凝土的施工方案，地下室顶板的浇筑顺序是浇筑完地下一层墙板至地下室顶板梁下口后进行地下室顶板的混凝土浇筑。在顶板的浇筑过程中主要是要控制好早期裂缝的产生，从混凝土收缩裂缝的形成时间看，裂缝往往发生在混凝土初凝到终凝这段时间内，故在施工中，将顶板二次或三次搓平、抹压，特别是初凝抹压作为控制早期收缩裂缝的一项重要控制措施，这对于控制早期裂缝是起到了至关重要的作用。
4、细部加强处理
因一般情况下外墙与边柱的配筋率不同，收缩也不相同，其连接处应根据规范和构造要求设置水平增强钢筋，防止因应力集中发生纵向裂缝。由于底板双向配筋锚人基础梁二排主筋之间，使底板与柱节点处板面混凝土保护层可能过大，故在柱边1米范围设置双向钢筋网片，防止板面出现裂缝。
外墙模板施工的对拉螺杆突出部分割掉后，用ZY掺量为10％的1：2水泥砂浆封堵；相关安装专业的各种穿外墙管道处孔洞用ZY掺量为10％ 的1：2水泥砂浆封堵，必要时做细部防水处理。
5、混凝土的养护
地下室底板、墙板、顶板全部采用了掺加ZY膨胀剂的混凝土。按照养护制度，在混凝土抹压后，能上人时即铺上麻袋片或草席，用水浇湿保养，混凝土硬化3～4小时后，底板与顶板均筑堰蓄水3～5厘米进行养护，墙板采取不问断淋水保温，采用这些养护方法不得少于14天，墙板侧模的拆除也不少于7天。以上养护措施的实施对地下室应用超长无缝结构的成功起到了非常重要的作用。
6、结语
总之，由于大体积混凝土开裂后的裂变状态与常规体积混凝土裂缝差异较大，严重影响混凝土的抗渗透性能，且混凝土开裂渗透后可能會造成混凝土的裂变加速而造成严重的质量、安全事故。由于混凝土的裂缝一般发生在初凝阶段，因此，我们在探讨裂缝产生的原因的同时重视预防措施的作用，采取切实可行的施工技术措施来控制大体积混凝土裂缝的发生。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。