大体积防水混凝土无冷缝无裂缝施工技术探究

栗昕

摘要：混凝土施工出现冷缝裂缝问题，影响了施工进度和工程质量，文章通过工程实例对建筑混凝土施工中出现的冷缝裂缝进行了分析，并结合实际情况提出了相应的解决措施，以做好混凝土养护工作。

关键词：大体积；混凝土；防水；裂缝；冷缝

中图分类号：TU755文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）22-0152-02

1工程概况

信阳某工程为现浇钢筋混凝土框架结构，建筑面积11 400 m2。底层系半地下室建筑，基础埋深-4.1 m，为钢筋混凝土整板基础，其混凝土设计强度等级为C28，抗渗等级为S8级，基础长78 m，宽33 m，厚1 m。整个基础混凝土量为2 850 m3，设计要求横向设置一道后浇带，为民用建筑在体积混凝土基础。

2分析可能产生的裂缝

2.1大体积混凝土水化热引起的裂缝

①贯穿性裂缝。木体积混凝土浇筑初期混凝土处于温度上升阶段，一段时间以后，混凝土逐渐降温，由于温差及混凝土水份蒸发必将引起其体积收缩变形，这个变形到地基和结构边界条件的约束时又引起拉应力，当这个应力超过相应龄期混凝土抗拉强度时，混凝土截面就会产生贯穿性裂缝。

②表面裂缝。大体积混凝土浇筑后，由于水泥水化作用产生大量水化热，而混凝土的导热性能很差，致使混凝土内外温差较大，特别是早龄期，混凝土温度升高较快，其内部温度不断上升，从而形成中心温度高、表面温度低这样一个温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当这个拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。

2.2混凝土初期裂缝

①混凝土塌落引起的裂缝。由于基础厚度较大，混凝土浇筑尚未凝固期间，主要沿钢筋向在混凝土表面产生裂缝，这主要是由于混凝土浇筑后在钢筋正上面与其周围发生了收缩下沉不同而产生。另外，模板移动和固定不牢时也可能造成这种裂缝。这种裂缝的特点是裂缝较宽，在它出现后立即抹平可以得到修补，但如果不及时修补，混凝土凝固后将形成表面裂缝，而且在混凝土降温过程中，可能发展为贯穿性裂缝。

②塑性收缩性裂缝。由于基础平面尺寸大，当混凝土尚未凝固时，其表面干燥过快，容易引起塑性收缩裂缝。

2.3混凝土后期裂缝

普通混凝土在硬化过程中，会产生因干缩而引起的体积变化，特别是本工程整板基础完成后，为满足上部结构的施工要求，不可能很快回填土，这期间突然遇短期内大幅度的升降温，很容易产生后期干缩裂缝。

3控制混凝土裂缝的主要措施

①对于大体积混凝土基础，为了防止产生温差裂缝，一般都优先采用水化热较低的矿渣水泥。但我们却选择了525号普通水泥，这是因为：基础设计要求为S8级抗渗，对有抗渗要求的混凝土应优先选用普通水泥板；按施工总进度计划要求，浇筑混凝土时正处在冬季，环境气温较低，故应优先考虑选用抗冻性较好的普通水泥；混凝土中渗入减水剂，对改善混凝土和易性，提高混凝土密实性，降低用水量，延缓混凝土凝结时间，减小水泥水化热释放速度等有一定作用。有关资料表明：在普通水泥中掺入减水剂，能节约水泥高达15%，超过矿渣水泥的节约量，因此相同强度等级的混凝土选用普通水泥要比矿渣水泥用量小，这样普通水泥比矿渣水泥水化热高的弱点抗掺入减水剂后得到了一定程度改善。另外，矿渣水泥还有泌水性和干缩性变形大等特点，因此最终选用了普通水泥。

②选择合适的砂石级配，严格控制砂石含泥量。仅从降低大体积混凝土水化热角度来考虑，应选用粒径较大的石子，这样可以减少用水量，降低水泥用量，减少混凝土水化热，同时还有减少混凝土凝结收缩，泌水干缩等效果。但粗骨料过大，易引起混凝土拌合物离析，同时泵送混凝土对石子最大料径也有一定限制，因此必须合理选择石子粒径。结合以上因素并参照有关资料，经过试配以后我们选用0.5~4 cm和2~4 cm两种级配石子。

砂以中砂为宜，粗砂保水性差，细砂干缩性大，容易产生微裂纹。由试验资料可知，中砂可减少用水量及水泥用量，因此降低了混凝土温升，减少了混凝土收缩。由于采用泵送混凝土，还应行当提高砂率。

砂石中尘屑、淤泥和粘土的含量往往较高。它们附于砂石表面，阻碍水泥与砂石的粘结，这不仅增加混凝土收缩，同时也降低了混凝土抗拉强度及抗冻性，对混凝土抗裂十分不利，因此必须严格控制砂石含泥量。参照有关资料，对砂石含泥量分别控制在2%~1%范围内。最后经过计算和试配确定混凝土配比。

③注重混凝土浇筑方法，加强混凝土振捣。大体积防水混凝土浇筑方法应根据整体连续浇筑的原则要求，结合结构物大小、混凝土初凝时间及混凝土供应条件等具体情况，选择浇筑方法。一般有三种方法：全面分层法、分段分层法、斜面分层法。由于本基础浇筑平面大，连续浇筑长度分别56 m和50 m,超过了我国现行《混凝土结构设计规范》中关于中钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距为30 cm的规定，针对上述情况，在混凝土材料的配制、泵送混凝土工艺、混凝土温度应力计算与温控措施等方面做了多方案比较，在浇筑混凝土过程中采取以下做法。

其一，分段分两层浇筑混凝土，由下到上成斜坡开逐层浇筑向后推进，分层浇筑，分层振实，并保证分层段混凝土在初凝前结合好，不致形成施工缝。其二，混凝土中掺入PTT缓凝减水剂后，所配制的混凝土初凝时间为5 小时30分。采用一台混凝土泵输送混凝土，在避免产生冷缝的条件下尽量放慢浇筑速度，每一段混凝土浇筑宽度约1.5 m，基本保持5 h完成一段，使混凝土成型段始终在较小间距内，避免或减少由于一次混凝土平面很大所产生塑性收缩裂缝。同时由于浇筑速度很慢，利用普通水泥水化作用较快，水化热出现较早的现象，可使各阶段混凝土能充分放热，从而能降低混凝土内部最高温升，防止产生温度裂缝。

选用插入式振动器，严格控制振捣时间。实际施工时振捣手分为两组，一组振捣浇筑点处混凝土，另一组振捣斜坡处混凝土，保证插点均匀，以免造成混乱而发生漏振，每次移动距离不大于振动棒作用的1.5倍，在振捣上层混凝土时插入下层混凝土5 cm以上，消除两层间的接缝，且重点加强在混凝土自然斜坡的头尾部位进行振捣，确保上下两层钢筋网处的混凝土得以密实，并在振动界线以前给予二次振捣，提高混凝土与钢筋的握裹力，增强混凝土基础的抗裂性能。混凝土振捣完成后，其表面用铁锹拍实。用括尺进一步括平，用木楔槎毛，待混凝土收水后再第二次用木楔将混凝土表面槎平整，并使表面成为毛面，避免混凝土产生初期裂缝。

4结合测温情况，做好混凝土养护工作

4.1温度计算

混凝土浇筑后随着龄期的增长，内部温度由上升而逐渐下降，从而引起混凝土应力变化，根据实测温度数据，可计算出相应龄期的温度应力。我们通过计算楞知降温和收缩产生的应力不会引起整板基础的贯穿性裂缝。

4.3混凝土养护

大体积混凝土养护时的温度控制通常有两种方法，即降温法和保温法，降温法是采取一定措施降低混凝土内部温度；而保温法则是通过保温材料，以提高混凝土表面及四周散热面的温度。两种方法目的都是要把混凝土内外温度差控制在一定的范围内。通过计算及实测可知，混凝土内部温度不高，中心温度和表面温度差最大值为24℃，符合有关规定关于控制混凝土中心和混凝土表面温差值不得大于25℃的规定。

因此采取在混凝土凝结且表面覆盖草袋，充分浇水湿润，并按照《地下工程防水技术规范》的要求进行养护。混凝土早期养护非常重要，但后期养护工作也不可忽视，为了保证混凝土后期不产生裂缝，我们也采取了相应措施，即对于地下室墙板外围整板基础在有关部门验收后尽快回填土，对于基础起到一定保湿作用，防止大气温差产生后期干缩裂缝。对于地下室内的整板基础，我们将根据环境气候情况，采取延长覆盖草袋与浇水养护时间的办法，来保证后期不出现裂缝。

5说明与探讨

①环境温度与混凝土温度的关系。环境温度影响混凝土温度高低，由于设计修改等原因，浇筑基础大体积混凝土比原计划推迟，两次混凝土分别在4月初及5月初进行，在这一个月时间内环境平均气温为15℃~30℃，这对于大体积混凝土避免产生裂缝十分有利。因为混凝土内部的温度是水化热的绝热温升、浇筑温度和结构物的散温降等各种温度的叠加，如果外界气温愈高，混凝土浇筑温度也愈高，混凝土内部的温度必然也高，这仅会造成混凝土内部最高温度很高，延续时间较长，同时也增加了混凝土的降温幅度，这对于大体积混凝土是很不利的。

②环境温度影响混凝土内高温峰值出现时间。水化热与外界气温有关，气温较高时水化热不易散。所以水化热温升较快，高温峰值出现较早，从两次浇筑混凝土测温情况也反映出这一规律，浇筑第一部分混凝土时外界气温较低，最高温度基本在40 h左右产生，一个月后浇筑第二部分底板时，外界气温高出第一次10℃左右，最高温升产生提前近20 h。可见，外界气温愈高，混凝土高峰值出现愈早，反之亦然。

③改进振捣工艺。混凝土一次振捣完成后，其内仍存在着相当数量的孔隙和气泡，粗骨料和钢筋下面还存在少量积水，影响混凝土、砂浆与粗骨料、钢筋的粘结，对于浇筑后的混凝土，在振动界限以前给予二次振捣，能够消除沉陷的影响，减少塑性收缩裂缝和内部孔隙，增加混凝土的密实性，提高混凝土抗渗性能。在浇筑上层混凝土时，先对下层混凝土进行二次振捣，这样可使两层混凝土结合良好，保证结构混凝土的均质连续性，从而可使混凝土抗压强度提高10%~20%左右。

6结语

有关因出现冷缝裂缝而影响工程的质量甚至导致结构垮塌的事故也时有发生，各种形式的裂缝，破坏其整体性，危及建筑物以及人生的安全；关系到千家万户的生命财产安全，因此大体积的混凝土防裂问题受到重视

在整个基础浇筑过程中严格按方案实施，基础混凝土浇筑完至今，混凝土无冷缝，里实外光，强度等级及抗渗等级均达到设计要求。

参考文献：

[1] 蔡有钊.大体积混凝土施工质量控制.山西建筑,2007,(13).