高层建筑基础承台大体积混凝土的施工及质量控制

何润仪

摘 要：文章介绍大体积混凝土的结构特点，分析混凝土出现裂缝的主要原因，结合工程案例详细分析大体积混凝土的施工技术及质量控制。

关键词：建筑工程；基础承台；大体积混凝土；施工；质量控制

1 工程案例

某大楼工程建筑面积约17260.2m2（其中地下室面积约为8612.7m2），本工程主体地下3层，主体地上5层。建筑物呈不规则四边形，长69.3m，宽47.6m；工程为天然基础，基础持力层为强风化岩层，地基承载力特征值为500kN/m2，为框架抗震墙结构。本工程设计标高±0.00相当于珠基高程25.70m，建筑高度22.7m，地下室天面标高为为±0.00，地下3层总高12.9m，首层高4.2m，2层高 3.4m，3层高3.4m，4层高3.4m，5层高3.3m。地下1层4.5m，地下2层4.2m，地下3层4.2m。

2 大体积混凝土的结构特点

在进行大体积混凝土施工时，混凝土中产生的水化热很难散发，当混凝土内部温度和外界环境温度的温度差大于规定值后，就会在混凝土的表面产生裂缝。大体积混凝土结构的主要特点如下：

2.1 大体积混凝土的抗拉伸变形能力差。由于大体积混凝土的结构面比较大，施工中使用的水泥量也很大。混凝土浇筑完成后，水泥凝固过程中会产生大量的热能，这些热能会不断的在混凝土中集聚，混凝土内部就会产生很大的拉应力，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土的表面就会出现开裂，使混凝土的抗拉强度降低，并出现严重的渗漏。

2.2 一般情况下，大体积混凝土多在基础工程中应用，而基础工程中一般配置了比较多的钢筋。由于混凝土变形模量和钢筋变形模量差距较大，混凝土凝固过程中有可能导致钢筋表面出现辐射性裂缝。

2.3 混凝土在凝固过程会有水化热产生，并且因水化热造成的温度应力会对混凝土结构造成长期的影响，并且上部混凝土结构也会产生比较大的应力，在这些应力的影响下，会因为拉应力过大出现裂缝。

2.4 由于混凝土为非均质材料，在混凝土硬化过程中，会出现不均匀的体积变化。例如，混凝土中骨料出现的收缩也许会比较小，而水泥石产生的收缩也许会很大，这些因素都导致混凝土的变形不够均匀。也正是由于这些不均匀的变形，使得混凝土硬化过程中会有约束力出现，导致混凝土表面出现裂缝。

3 混凝土出现裂缝的主要原因

在大体积混凝土施工过程中，导致其结构表面出现裂缝的原因有很多，但是总的来说主要有两方面因素：一方面是因为结构产生变形造成的裂缝，另一方面是因为结构荷载引起的裂缝。

3.1 水化热裂缝。调查显示，混凝土因不均匀沉降变形、收缩变形、温度应力影响出现裂缝的概率为82%，而结构荷载所造成的裂缝只有18%。其中因温差产生的裂缝尤为严重，不管是桥梁结构、建筑结构、还是水工结构，都有温度裂缝存在。而水泥凝固过程中释放的水化热无法扩散是造成裂缝出现温度的一个关键因素。计算证明，水泥水化产生的热量会使混凝土的内部温度升高至35℃～40℃，再加上混凝土浇筑过程中所产生的温度，大体积混凝土的内部温度会升高至55℃～80℃。在剧烈的温度应力影响下，混凝土表面不可避免地会出现裂缝。

3.2 混凝土收缩变形。大体积混凝土收缩变形主要有干缩变形、硬化收缩变形和塑性收缩变形。混凝土在凝固时，有很大一部分的水分会流失掉，从而造成收缩变形。一般浇筑完混凝土后，会在5h～15h 内终凝，这段时间内，水泥水化反应剧烈，水分快速蒸发，出现严重的收缩、失水情况，致使混凝土的表面出现了大量形状不规则的裂缝。

3.3 环境的湿度和温度。在浇筑混凝土时，施工环境也会对水泥水化热造成严重的影响。当外界温度比较高时，混凝土浇筑完成后的温度也较高，当外界环境温度较低时，混凝土浇筑完成后表面的温度会快速降低，而混凝土内部温度依然较高。由于内外部温差大，就会导致混凝土表面出现裂缝。在浇筑时，浇筑的温度、水泥水化热、散热速度都会导致混凝土结构表面出现裂缝。为了防止出现温度裂缝，首先要解决混凝土内部和外部环境之间的温度差。

4 大体积混凝土的施工技术

本工程采用商品混凝土，商品混凝土由专业搅拌站提供。混凝土缓凝时间控制在4h左右。

4.1 混凝土的质量要求。（1）商品混凝土进场时应有供方提供的每一运输车预拌混凝土的发货单。（2）运送时，运输车应保持混凝土拌合物均匀性，不应产生分层离析现象。（3）商品混凝土每车进入现场时，试验员都要对其进行塌落度的测量，以符合配合比设计要求，并认真核对商品混凝土出槽后历时数，确保不致超过初凝时间才允许使用。（4）水泥进场时，应有出厂合格证或试验报告，砂、石等材料应符合设计要求。（5）浇筑前应对模板浇水湿润。

4.2 混凝土浇筑程序。梁板和柱混凝土浇筑，先浇筑柱的混凝土，待梁、板模支好、钢筋绑扎好后，再浇筑梁、板混凝土。梁与柱的水平施工缝留置在梁底下5cm位置处。梁板混凝土浇筑按划分的施工缝连续浇筑。如因特殊情况（如停水、暴雨等），其施工缝按规范可以留置在次梁跨中三分之一的范围内，并留成垂直缝。

4.3 混凝土振捣要求。混凝土捣固除楼板采用平板式振动器外，其余柱、梁构件均采用插入式振动器。每一振点的振捣延续时间，应使混凝土表面呈现浮浆和不再沉落；插入式振捣器的移动间距不宜大于其作用半径的1.5倍，振捣器与模板的距离，不应大于其作用半径的0.5倍，并避免碰撞钢筋、模板等，注意要快插慢拔，不漏点，上下层混凝土搭接不少于50mm，平板振动器移动间距应保证振动器的平板能覆盖已振实部分的边缘。严格控制振捣时间，防止砼离析。竖向构件浇捣后应及时清除上部乳浆。

4.4 混凝土施工缝处理。在施工缝处继续浇筑混凝土时，已浇混凝土的强度（抗压）不应小于1.2N/mm2；在已硬化的混凝土表面上，清除水泥薄膜和松动的石子以及软混凝土层，并加以充分湿润和冲洗干净，且不得积水；在浇筑混凝土前，宜先在施工缝处铺一层水泥浆或与混凝土内成分相同的水泥砂浆；混凝土应细致捣实，使新旧混凝土紧密结合。

4.5 混凝土的找平及养护。（1）楼地面混凝土浇筑前，在柱处弹出标高控制线，用平板振动器振捣后，用3～4m双人刮尺按控制标高刮平，并使用一台水准仪复测整平；然后用长把拖抹平，保证混凝土面的平整，以便下道工序施工。混凝土水平构件应在收水前后进行2次持平压实。（2）混凝土应在浇筑完毕后的12h 以内对其进行湿润麻包覆盖、18h 后即浇水养护，浇水护养时间不得少于14d。

4.6 混凝土温度的监控。在浇筑混凝土前，将上端和下端均封闭好的测温管布置在测温点的平面位置，并使用测温组建在套管上进行布置，然后利用热电转化的方式监控各个结构部位混凝土的温度变化情况，收集好相关数据后对数据进行处理和分析。按照混凝土浇筑施工的顺序，在同一平面上布置测温点，本工程分别在各个厚度的承台基础上布置了八个温度测量点，并分别在各个测温点均布置上、中、下三个温度测量组件。其中下部温度测量组件布置在混凝土底部10cm、左右的位置，中部组件布置在混凝土的中间位置，上部温度测量组件布置在混凝土顶部10cm左右的位置。此工程温度测量系统设计的巡检周期为30s，并且保证混凝土内部和微机终端显示温度可以同时进行变化，达到了温度监测要求。此外，工程还安排了工作人员在现场对温度进行监控，并且要求混凝土升温至温度稳定这段时间内，每30min 提交一次监测结果，混凝土温度进入下降时，每间隔60min提交一次监测结果。当有异常情况出现时，要立即联系管理人员，并将记录工作做好。

5 结语

本文结合实际施工案例，对高层建筑基础承台大体积混凝土的施工特点进行了分析，并对混凝土施工过程中出现裂缝的原因进行了分析。然后对大体积混凝土的施工技术进行了探讨，对整个浇筑过程进行了监控。

参考文献

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