大体积混凝土的设计与施工

孙节

摘 要：随着我国经济的飞速发展，建筑行业也得到了空前的发展，各种新技术新方法得到了广泛的应用。各种大型建筑拔地而起，大体积混凝土的应用也随之展开，同时也伴随着各种问题的出现。大体积混凝土在民用及工业建筑行业大多出现在基础部位，地下连续墙等部位，一旦出现问题不仅带来经济上的损失更重要是安全和使用功能上的问题。

关键词：大体积混凝土；设计；施工

所谓大体积混凝土就是混凝土结构物厚度大于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土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混凝土。文章结合工程实例将从设计和施工两个方面对大体积混凝土预防裂缝的产生和之后的处理进行阐述。本工程位于天津市西青区为酒店和服务公寓项目基地面积为22625平米，主要功能为服务会展中心的商务旅客，总建筑面积164549平米，酒店（20层）建筑面积26000平米，服务公寓（20层）建筑面积36000平米，地下面积68199平米。本项目中大体积混凝土主要为基础底板部分，地下东西长129m，南北宽180m。底板厚度为主楼下1.8米厚，其他地方1.05米厚。工程平面图见下图：

图1 基础底板平面图

第一设计方面：大体积混凝土之所以会产生裂缝其根源在于大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快，容易造成内外温差过大，所产生的温度应力使混凝土开裂。所以从设计方面考虑主要从以下几个方面考虑：一是材料的设计采用低水化热的水泥和参加矿物掺和料等已达到减小混凝土水化热的目地；二是通过配筋的方法来抵消混凝土温度应力以减小混凝土裂缝的产生；三是通过设计后浇带等措施减小混凝土的体积；四是通过添加膨胀剂等外加剂达到混凝土的补偿收缩作用。

本工程大体积混凝土基础的设计按下列要求进行：

（1）混凝土设计强度等级宜在C30-C40的范围之间；本工程混凝土为C40。

（2）配置承受温度应力变化及控制温度裂缝开展的构造钢筋；本工程除计算需要外均为双层双向配置钢筋。

（3）设计单位要提出温度场和应变的相关测试要求。在设计说明中予以阐述。

（4）大体量混凝土应依据混凝土浇筑过程中温度裂缝控制的要求设置水平施工缝；本工程采用沉降后浇带和温度后浇带相结合的方式进行设计，在主楼周围布置沉降后浇带，温度后浇带的布置以间距30-40米布置。

（5）底板混凝土需加入膨胀剂，限制膨胀率应≥0.015%，并应加强养护。在每个后浇带范围之内，应设连续式膨胀加强带，连续式膨胀加强带的间距不大于35m。

通过以上设计措施可以从根本上有效的减少大体积混凝土裂缝的产生。

第二施工方面：在大体积混凝土施工过程中我們应该采取以下方法：

大体积混凝土混凝土由于结构截面大，水泥用量较多，水泥水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，因此形成的温度收缩应力等是形成混凝土产生裂缝的主要原因；所以大体积混凝土裂缝控制主要是控制混凝土的温度裂缝。大体积混凝土裂缝控制的技术措施主要从以下几个方面进行：

（1）降低水泥水化热。a.选用中低水化热的水泥品种进行混凝土的配置。b.减少混凝土中水泥用量。c.使用粗骨料等级配良好的粗细骨料；控制含泥量；适量掺加粉煤灰等掺合料或者掺加减水剂、缓凝剂等，降低水灰比，以达到减少水泥用量和降低水化热的效果。d.在拌合混凝土时，可掺入适量微膨胀剂，使混凝土得到适量补偿收缩，并可以减少混凝土的温度应力。

（2）降低混凝土的温度差。a.选择适宜的温度浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热天气。b.参加相应的缓凝型减水剂，如木质素磺酸钙等。

（3）加强施工过程中的温度控制。a.在混凝土浇筑完成后，做好混凝土的养护工作，缓慢降温，充分发挥混凝土的徐变特性，减少温度应力，夏季应防暴晒，注意保湿工作，冬季注意保温工作，以免发生急剧的温度梯度变化。b.采用较长时间的养护，延缓降温的时间，发挥混凝土的应力松弛效应。c.加强温度监控和管理工作，实行信息化管理控制，随时监测混凝土内的温度变化，内外温差要控制在25℃以内，基面和基底面温差均要控制在25℃以内，并且要及时调整养护措施，确保混凝土的温度梯度和湿度变化不大，有效控制有害裂缝的产生。d.合理安排施工顺序，避免混凝土堆积过大高差。在混凝土浇筑完成后及时回填土，避免其侧面暴露在外较长时间。

（4）改善约束条件，减少温度应力。浇筑过程中宜采取分层或分块浇筑大体积混凝土，合理设置水平和垂直施工缝。

（5）改善并提高混凝土的极限拉伸强度。a.选择级配良好的粗骨料，严格控制其含水量及含泥量，并加强振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度等，减小收缩变形，保证施工质量。b.采用二次振捣，浇筑完成后及时排除积水，并且加强和完善早期养护，增强混凝土早期或相应龄期的抗拉强度及弹性模量。

通过以上的施工措施可以有效的减少大体积混凝土裂缝的产生。

出现裂缝后的处理办法：尽管我们采取了以上两个方面的措施，但是不可能完全消除裂缝的产生，只能是尽量减少混凝土裂缝的出现。一旦裂缝出现将会影响结构的整体性和刚度，并且还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、并且降低混凝土的耐久性、抗疲劳、抗渗能力等。根据裂缝产生的性质我们要有区别对待、及时处理，保证建筑物的安全性。所以尽管采取了以上措施还是要做好混凝土产生裂缝后的处理方案以减小裂缝对工程造成的影响。

混凝土裂缝的修补主要有以下几种：（1）混凝土表面修补法；（2）灌浆和嵌逢封堵法；（3）结构加固法；（4）混凝土置换法；（5）电化学防护法；（6）仿生自愈合法。

以上处理方法应该根据现场情况和裂缝性质的不同区别对待选择合适的方法加以处理。

结论：随着我国经济的增长大体积混凝土施工将越来越广泛，只有通过设计、施工等方面的控制才能有效地预防大体积混凝土裂缝的产生。经过以上两方面的控制，本工程基础底板施工完毕到现在已经3月有余裂缝控制效果很好，达到预期效果。

参考文献

[1]GB50010-2010.混凝土结构设计规范[S].

[2]GB50108-2008.地下工程防水技术规范[S].

[3]JGJ3-2010.高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[4]GB50367-2006.混凝土结构加固设计规范[S].

[5]GB50204-2002.混凝土结构工程施工质量验收规范[S].

[6]GB50496-2009.大体积混凝土施工规范[S].