论大体积混凝土承台底板裂缝防治

曹中梁

【摘要】如何防止大体积混凝土施工中出现有害裂缝是大体积混凝土施工中的关键技术问题。通过分析大体积混凝土裂缝产生的原因，基于技术先进、经济合理、安全适用的原则，在混凝土强度设计、原材料的选择、配合比优化、施工工艺、混凝土保温保湿养护及温度监控等技术环节，采取了一系列的大体积混凝土防裂技术措施和方法，确保大体积混凝土施工质量，产生了良好的社会效益。

【关键词】大体积混凝土；有害裂缝；测温；防治

近几年随着建筑业的发展，其地下室的层数、规模、建筑高度不断增多，大体积混凝土承台底板等施工比较常见。特别是随着国民经济的快速发展，在大体积混凝土施工中，由于混凝土建构筑物的设计强度等级的提高，水泥等胶凝材料细度的提高，各种外加剂的掺入，用水量的减少，使大体积混凝土施工过程中因水泥水化热产生的温度应力或由于混凝土干燥收缩而产生的收缩应力的变化引起混凝土体积变形而产生裂缝的防控问题更为突出。

深圳某工程设计三层地下室，地下室底板配筋为人防区双层双向Φ18@200，非人防区双层双向Φ16@200，底板设宽为2000mm的沉降后浇带/伸缩后浇带，底板由后浇带划分为十三个区块。其核心筒区域承台最厚达5.5m，地下室底板厚500MM，承台底板砼强度等级为C35、P10，混凝土一次浇筑量大，属典型的大体积混凝土。通过分析大体积混凝土裂缝产生的原因，借鉴同类型工程经验，在混凝土强度设计、原材料的选择、配合比优化、施工工艺、混凝土保温保湿养护及温度监控等技术环节，采取了一系列的大体积混凝土防裂技术措施和方法，确保大体积混凝土施工质量，产生了良好的社会效益。

一、大体积混凝土裂缝产生的原因

1、温度应力和混凝土的收缩变形

大体积混凝土与普通钢筋混凝土相比，具有结构厚、体积大、钢筋及混凝土数量多，工程条件复杂和施工技术要求高的特点。其混凝土的内部与表面温差易过大，从而产生温度应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗温度应力时，便开始产生温度裂缝，这是大体积混凝土易产生裂缝的主要原因。混凝土内部温度由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和混凝土的散热温度三者叠加，水泥在水化过程中产生大量的热量，是大体积混凝土混凝土内部热量的主要来源。大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，使混凝土内部温度升高，混凝土内部的最高温度大多发生在浇筑后的3d左右。外界温度越高，混凝土的浇筑温度也越高，外界温度下降，尤其是骤降，大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，产生温差应力，造成混凝土出现裂缝。混凝土的拌合水中，只有约20%的水分是水泥水化热所必须的，其余80%被蒸发。水分的蒸发引起混凝土体积的收缩，从而产生裂缝。此种裂缝多数体现为表面裂缝，虽然对混凝土整体防水效果影响不大，但是影响混凝土的保护层效果和观感质量。所以，大体积混凝土的施工，必须采用温度和温度应力双控制的方法，在浇筑前应进行温度、温度应力及收缩应力的验算分析，将控制加以量化，以确保混凝土质量。

2、内外约束条件：大体积混凝土因温度变化而发生变形会受到外部，如模板、地基、桩基和已有混凝土等外部不同程度的约束，限制其变形，从而产生了约束应力。温度下降时，混凝土内部产生巨大的拉应力，当超过混凝土的极限抗拉强度，混凝土将会出现垂直裂缝。也就是习惯上讲的中心裂缝，此裂缝对混凝土防水效果破坏最大。

3、混凝土材料及配合比：混凝土材料如砂、石、粉煤灰等质量达不到施工质量要求；混凝土塌落度大、水灰比高，大体积混凝土泵送时，在保证混凝土可泵性的情况下应尽力减少水灰比，如果塌落度过大，势必使浇筑后的砼留茬面积过大，不易在混凝土初凝时间内进行上层混凝土的浇筑。

4、混凝土浇筑方法不科学合理，保温养护不到位，温度监测不及时等。

二、技术控制措施

1、从混凝土强度方面控制

混凝土强度过高并不能使大体积混凝土裂缝减少，设计结合使用用途和各种荷载作用，尽可能地降低混凝土强度等级，一般设计强度等级在C25～C40的范围内比较适宜，并采用60d或90d混凝土强度作为评定工程交工验收及设计的依据。

2、从混凝土材料及配合比方面控制

选用发热量低、低碱的普通硅酸盐水泥，选用级配好、孔隙率小的骨料，提高混凝土密实度，以节约水泥、降低水泥水化热、减少用水量和提高混凝土抗拉强度，降低了混凝土的温升和减小了混凝土的收缩。掺入一定量的优质粉煤灰，降低了混凝土中的碱含量，且减小了水泥用量。掺入缓凝高效减水剂和泵送剂，降低了塌落度及水灰比，保证混凝土泵送及和易性等技术指标。

3、从温度方面控制

大体积混凝土施工前，应与当地气象台站联系，掌握近期的气象情况，避开恶劣气候的影响。根据混凝土达到稳定时温度，计算混凝土水化热，绝热温升、混凝土各龄期温度应力，如计算混凝土各龄期温度应力大于同期混凝土抗拉强度，则需要调整混凝土入模温度，降低水化热升值，在混凝土内加镀锌管循环水冷却，从而降低混凝土内外温差，并采取改善约束等技术措施，尽量控制应力在允许范圍内，避免混凝土早期裂纹的产生。

通过测温工作确切的了解大体积混凝土不同深度处温度场的变化规律，随时监控温差的发展状况，并根据测温结果指导混凝土外部的保温、保湿等工作以减小混凝土内外温差，对保证混凝土的后期质量和控制混凝土的裂缝有重要的意义。

4、施工注意事项

a. 合理划分施工段，使混凝土在早期凝固中能得到有效的自由伸缩，减少早期裂缝的出现。

b. 浇筑混凝土前对模板、钢筋、预埋件、监控元件及线路等进行检查，检查合格后方可施工。

c. 严格规划混凝土浇筑次数和厚度，确保混凝土运输、浇筑、间歇全部时间在150分钟内。

d. 加强养护，采用塑料膜覆盖，塑料薄膜内有凝结水为限，保持浇筑后的湿润状态。

三、结语

施工严格按照施工方案及其质量控制措施，根据现场施工条件复核计算混凝土最大温度应力，加强对混凝土的测温监测，做好养护措施，成功地解决大体积混凝土承台底板容易开裂这一质量问题，供以后同类型的工程施工管理参考借鉴。

【参考文献】

[1]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制（第二版）[M].北京：中国水利水电出版社，2012.

[2]GB50496-2009 大体积混凝土施工规范[S].北京：中国计划出版社，2009.

[3]李克江 丁红岩 姚晓东.大体积混凝土裂缝分析与工程应用[D].天津大学，2009.