深基坑底板大体积混凝土裂缝控制技术

李东岳（恩平市二建集团有限公司，广东 江门 529400）

1 工程概况

某小区工程共3栋，其中12#及15#地上25.5层，13#楼地上28.5层，地下1层，总建筑面积为42306m2。工程结构形式:主体采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，基础为天然基础，塔楼为整体筏基，其余为柱下独立基础。筏板基础长87.2m，宽13.1m，厚1.8m，混凝土总量2261.5m3。

由于工程底板混凝土为厚大体积混凝土，极易产生温缩裂缝，采取适当措施，消除和控制温度裂缝的产生成为工程质量关键。

2 大体积混凝土裂缝的成因及主要机理

2.1 大体积混凝土微观裂缝和宏观裂缝

微观裂缝也叫做肉眼几乎不可能看到的裂缝，其裂缝宽度一般是在0.05毫米以下，一般情况下还没有承受荷载的混凝土中都会存在一定数量的微观裂缝，但混凝土中的微观裂缝对混凝土的正常工作不会造成影响，同样也可以承受一定的拉力，由于待裂缝的混凝土非常易产生应力集中，造成混凝土具有较低的抗拉强度。宏观裂缝是肉眼可以看到且裂缝宽度大于0.05毫米的裂缝，从混凝土结构的承载力、耐久性和正常使用等要求，我国最新规范规定，实际工程中在最严格控制的条件下允许裂缝宽度0.1毫米。

2.2 大体积混凝土结构裂缝产生的机理

1）混凝土内约束裂缝产生的机理

深基坑大体积混凝土结构，浇筑后由于体积很大其水泥的水化热非常大，导致在混凝土内部聚集的水泥水化热很难散发出去，引起大体积混凝土内部温度显著升高。然而在大体积混凝土表面散热较快，这样导致混凝土整体形成比较大的内外温差，使深基坑大体积混凝土内部产生一定的压应力，其表面产生一定的拉应力。如果在大体积混凝土的表面存在的温度梯度较大的话，其表面就会引起较大的表面拉应力，此时如果大体积混凝土的龄期也非常短的话，其整体的抗拉强度也就很低，如果大体积混凝土由于温差而产生的表面拉应力，超过了大体积混凝土的极限抗拉强度，就会导致在大体积混凝土表面产生不同程度的表面裂缝。这种因为大体积混凝土表面和内部温差而导致的裂缝，被称做内约束裂缝。这种类型的裂缝一般在混凝土浇筑早期产生，其裂缝形状一般是不规则状态，裂缝深度比较浅。在大体积混凝土表面裂缝处很容易产生应力集中，导致大体积混凝土表面裂缝进一步扩展。

2）混凝土外约束裂缝产生的机理

在大体积混凝土降温过程，其内部产生的热量逐渐散发出去，由于混凝土外边的温度不断的下降致使大体积混凝土很容易产生收缩，同时，在混凝土硬化的过程中由于多余水分被不断的蒸发以及碳化等原因也能导致大体积混凝土产生一定的收缩变形，在深基坑内如果在混凝土收缩过程中受到地基和结构边界条件的约束（外约束），阻碍其自由变形，从而产生拉应力，当两种应力进行叠加后超过了大体积混凝土的抗拉极限强度时，则在大体积混凝土中产生一定数量的收缩裂缝，此裂缝称为外约束裂缝。这种裂缝具有以下特征：裂缝沿着交接面向上不断的延伸，靠近基底的裂缝宽度最大而在上部裂缝宽度较小，严重的情况下还会产生贯穿混凝土的破坏性裂缝，导致混凝土结构的耐久性、整体性、防水性以及稳定性等，受到严重的影响，致使其不能正常使用，产生严重的危害。

3 影响大体积混凝土裂缝产生的各环节、各要素分析

根据大体积混凝土结构裂缝产生的机理，项目部组织有关工程技术人员对大体积混凝土施工各要素、各环节可能产生裂缝进行分析，其结果见图1。

图1 大体积混凝土裂缝分析图

4 控制深基坑大体积混凝土裂缝采取的技术措施

4.1 材料、配合比方面措施

1）水泥：选用低水化热的32.5级矿渣硅酸盐水泥，目的是降低混凝土中水泥产生的水化热，控制其温度收缩。

2）掺加掺和料（粉煤灰）：粉煤灰具有一定的活性，因此掺入一定量的粉煤灰，可生成硅酸盐凝胶，其密实度和强度就会有所增加，收缩变形就会有所降低。当拌合大体积混凝土单位用水量一定的条件下，可以非常显著的改善大体积混凝土的和易性。用粉煤灰替代部分水泥，可以降低水泥的用量，进而就降低了水泥水化产生的热量。如果保持混凝土拌合物的流动性，优质粉煤灰的需水量比较小，混凝土的单位用水量就会降低，从而提高混凝土的强度，进而防止裂缝的产生。

3）掺加外加剂—高效缓凝减水剂和UEA微膨胀剂

（1）掺高效缓凝减水剂

在深基坑大体积混凝土中掺加一定量的缓凝减水剂，能够在保持大体积混凝土本身的工作不变的前提下显著减少拌和水的用量，降低水灰比，改善大体积混凝土的和易性，使水泥在水化过程中水化较充分，进而提高大体积混凝土的强度。在保持大体积混凝土强度不变的条件下，可节约10%的水泥用量，进而降低了水泥的水化热，同时也可以延缓水化热释放的速度。

（2）掺UEA微膨胀剂

在混凝土中掺加一定量（约10%）的UEA微膨胀剂，可以抵消一部分混凝土在硬化过程中的收缩，且使混凝土内部更加密实，可以防止或减少混凝土收缩裂缝的出现。

4）粗骨料：选用5～30mm级配均匀机碎石，含泥量不大于1%。碎石粒径越大，表面积越小，水和水泥用量越小。

5）细骨料：为减小混凝土的后期收缩，宜采用中粗砂，细度模数2.5～3.0，不使用人工砂。砂的含泥量不得大于3%。

6）拌和水：采用洁净地下水，地下水温度较低，有利于降低混凝土浇筑温度。

7）配合比：配合比计量必须准确，各种材料用量允许偏差须符合规范要求。水胶比控制在0.45以下，坍落度控制在180～210mm范围，砂率控制在40%以内。

4.2 混凝土搅拌、运输、浇筑方面措施

1)混凝土搅拌必须充分，不得有生料出仓。

2)搅拌前，应做好各种材料的降温措施。如：外加剂、砂石等必须覆盖，不得露天存放，避免阳光直射，并在拌合前2d将碎石洒水降温；拌合水预先加冰块降温；散装水泥提前进料降温等。

3)根据混凝土方量合理安排罐车运输，运输能力必须保证混凝土连续浇筑。罐车等待下料时间不宜过长，混凝土一旦出现初凝现象应做废料处理。

4)混凝土车在等待下料期间，可用地下水冲浇罐体，有利于降低混凝土浇筑温度。

5)混凝土场内运输输送泵管用一层麻袋包裹并经常洒水保持湿润，降低混凝土入模温度。

6)混凝土入槽前，对基坑槽内四壁及槽底洒水降温。

7)混凝土浇筑程序：采用薄层推移，每层浇筑厚度500mm以内，且控制混凝土均匀上升，避免过大高差一次到顶，充分利用表面散热。

8)混凝土应保证振捣密实，不得漏振，同时，上一层振捣要插入下一层内10cm内，以消除两层之间接缝。

9)混凝土表面处理：混凝土浇筑完毕后，应及时用铝合金刮尺将表面泌水刮走；混凝土初凝时，用铝合金刮杆将表面刮平，并用木、铁抹子进行抹压，混凝土初凝后、终凝前再进行一次抹压，使混凝土面层再次充分达到密实，与底部结合一致，以消除混凝土由初凝到终凝过程中由于收缩硬化而产生表面裂缝的最大可能性，整个抹压应控制在混凝土终凝前完成。

10)施工缝、后浇带处理：为减少混凝土收缩引起的附加应力,工程中设置施工后浇带。施工后浇带在相邻板块浇筑完两个月后再浇注混凝土，后浇带宜采用快易收口网模板,强度等级较原设计提高一级的微膨胀混凝土,且浇注时温度宜低于主体混凝土浇注时的温度。

4.3 混凝土养护及温度控制方面措施

1）混凝土养护：采用薄膜和草垫对混凝土进行保温保湿养护，养护时间不少于14天。保温保湿养护覆盖时间以混凝土表面终凝为宜，使混凝土处于封闭似高温湿热养护条件下，提高其早期抗拉强度，减少混凝土基础内温度梯度，降低混凝土中心与表面温差和降温速度，充分发挥混凝土自身抗裂能力。利用混凝土应力松弛特性，使混凝土内部因温差产生的抗拉应力值小于混凝土本身同期抗拉强度，以达到防止产生裂缝效果。

2）温度控制与测温：应根据工程平面形状尺寸、厚度等不同情况布设测温点，同时测混凝土中心、表面及大气温度，温度上升阶段每2～4h测一次，降温阶段每8h测一次，根据温度记录，增减保温材料厚度或层数，确保控制大体积混凝土中心温度与表面温度之差及表面温度与环境温度之差小于25℃。当大体积混凝土中心温度与表面温度之差超过25℃时，可增加保温材料厚度或层数；表面温度与环境温度之差超过25℃，可适当减少保温材料厚度或层数，反之亦然。当混凝土中心温度低于入模温度后可停止测温。

4.4 其他方面措施

如根据气候条件影响，采取防雨、防台风等措施保证混凝土浇筑质量，从而提高混凝土抗裂性能。

5 结语

深基坑大体积混凝土要从各环节来控制混凝土质量，但最重要应该从材质和保温保湿养护着手，这二个环节一旦出现问题，大体积混凝土将不可避免产生裂缝，但其它环节也不可忽视。

通过以上各项措施的落实，大体积混凝土的施工满足了设计和规范要求，减少了因出现有害裂缝面必须处理的费用，得到甲方和监理方的肯定。

[1]李克江,丁红岩,姚晓东.大体积混土温度裂缝分析与工程应用[D].天津大学,2009.

[2]朱伯芳,王同生,等.水工混凝土结构的温度应力和温度控制[M].北京:水利水电出版社,2008

[3]王铁梦.工程结构裂缝控制[M],北京:中国建筑工业出版社,2010