大体积混凝土底板抗裂控制

大体积混凝土底板抗裂控制综述 [摘要]结合大体积混凝土施工实例，针对大体积混凝土产生裂缝的原因和当地夏季高温的天气条件，介绍了夏季商品混凝土降温、大体积混凝土浇筑工艺、混凝土养护、底板混凝土温度控制和测温等多项技术措施。 [关键词]底板；大体积；裂缝预防；温度控制；施工方法 中图分类号: tu755.6文献标识码：a文章编号： 南京市中级人民法院法庭档案综合楼建于南京市广州路35号，地下2层，地上26层。总建筑面积43000m2。 地下室底板长71.7m，宽48.8m，面积约3500m2。混凝土强度等级c40、抗渗等级s8，混凝土浇筑量为7200m3。底板厚度按后浇带为界：后浇带以南板厚2m、以北板厚1.5m，最厚处电梯井底板厚5.4m。正值8月中旬盛夏施工，日平均气温在32℃以上。 裂缝预防是大体积混凝土施工重中之重。混凝土裂缝可分为结构性裂缝和非结构性裂缝。施工阶段结构没有使用荷载作用，重点是采取措施防止非结构裂缝的产生。 1 施工阶段非结构裂缝产生的原因 1.1 塑性裂缝 一般在夏季干热环境易于出现，发生在混凝土终凝前、后几个小时。裂缝呈无规则状，纵横交错。裂缝产生原因是混凝土在塑性状态时，刚开始终凝，由于天气炎热，阳光直射，刮大风，使混凝土表面水分蒸发过快，混凝土表面产生急剧的体积收缩，此时混凝 土尚未有强度，致使混凝土表面出现龟裂。 1.2 温度裂缝 水泥在水化期间放出大量水化热，由于混凝土是不良热导体以及混凝土体积过大，造成混凝土表面散热快而内部散热慢，混凝土内部聚集大量的水化热，致使混凝土内部温度上升很快。内外温差使混凝土上表面产生拉应力。当内外相邻区域温差超过25℃时，拉应力超过混凝土抗拉强度，混凝土产生温度裂缝。 1.3 收缩裂缝 多在混凝土养护时间出现，为表面性的较浅较细裂缝，多沿短方向分布。裂缝产生的原因主要是混凝土养护不周。环境温度较高，表面水分散失过快，而混凝土内部湿度变化小，表面干缩变形受到混凝土内部的约束，而产生较大拉应力后发生裂缝。 1.4 冷缝 混凝土分层浇筑过程中，下层混凝土已经初凝。而上层混凝土覆盖不及时，上下层混凝土接触面形成一层能渗透水的界面。一般情况拆模板后，表现为目测能够分辨的暗色隐缝。 1.5 沉降裂缝 大体积混凝土浇筑后，水泥浆上浮，固体颗粒沉落受到钢筋的阻挡，使钢筋两侧的混凝土沉落变形相对其他变形较小，混凝土形成沿钢筋长度方向沉降裂缝。裂缝深度一般至钢筋顶面。另外，混凝土自身组成材料沉落不均匀也能造成裂缝，例如吊模节点位置。常在浇筑后发生，硬化后停止。 2 预防非结构裂缝的技术关键 （1）根据底板混凝土防水抗渗的设计要求，掺加yf-3多功能复合微膨剂，配制微膨胀补偿性混凝土，改擅混凝土自身的各项性能，延长混凝土的缓凝时间，控制其内部约束应力产生的收缩裂缝。 （2）低混凝土原材料的温度、降低夏季混凝土在运输和泵送摩擦而引起温度的升高。达到降低混凝土入模温度不超过28℃。 （3）对大体积混凝土要合理地分层、分段连续浇筑，按缓凝时间控制每一层覆盖周期，每一段接磋周期。确保混凝土层间不出现冷缝。 （4）严格控制振动棒移动的距离、插入深度、振捣时间。避免漏振、欠振、过振。 （5）采用保湿保温养护和电子测温技术，控制浇筑后混凝土表面和内部温差不超过25℃，避免混凝土强度增长期间出现温度裂缝。 3 材料选用和配合比确定 （1）水泥采用江南水泥厂生产的po42.5普通硅酸盐水泥。 （2）粗骨料采用汤山5～31.5mm的碎石，含泥量＜0.6%。 （3）细骨料采用江西中砂，细度模数2.5。含泥量＜2%。 （4）粉煤灰采用华能热电厂的i级灰。 （5）外加剂采用yf-3多功能复合微膨剂。混凝土配合比为 水泥︰黄砂︰石子︰水︰粉煤灰︰外加剂 = 326︰700︰1142︰168︰60︰34，坍落度为14±2cm。初凝时间12h。 4 温度对大体积混凝土影响及控制 4.1 高温天气对混凝土不利影响 南京盛夏平均温度在32℃以上，混凝土原材料的初始温度较高、运输途中阳光的照射吸收热量、商品混凝土泵送摩擦产生的热量等因素能够引起混凝土入模温度的升高。混凝土入模温度和水泥的水化热会影响混凝土内部温度的峰值，入模温度越高，峰值也越高，导致混凝土内外温差也越大，温差应力随之增大。当温差应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土引起温度裂缝。 在混凝土浇筑前应做好各项准备，预测混凝土入模温度的极限值，并进行有效地控制。 4.2 混凝土出机温度的预测 依据混凝土出机温度计算公式： 不加冰： （1） 加冰： （2） 式中： ——混凝土的出机温度（℃）； 、 、 、 ——骨料、水泥、水和骨料中自由水的温度（℃）； 、 、 、 、 ——骨料、水泥、水骨料中自由水及冰的重量（kg）。 4.2.1 拌合水 在混凝土组成材料中，拌合水从单位重量上来讲，对混凝土温度影响最大。因为，水的比热容是水泥或骨料比热容的5倍。其他组分的温度不变，如果水的温度降低15℃，计算的结果是混凝土温度降低2.9℃。用10kg的冰替代10kg水可降低混凝土温度1℃。 采用冰水降温不经济，实际使用17℃左右的低温深井水作为拌合用水，效果较好。 4.2.2 水泥 夏季新生产散装水泥温度在100℃左右，热量是在熟料破碎碾压时机械热产生的。在水泥厂砖混库房储存时热量损失很慢。水泥温度远远高于混凝土温度，虽然水泥只占混凝土拌合物重量的10%～15%，但经计算，水泥温度每高10℃，混凝土温度要升高1℃多。 4.2.3 骨料 在混凝土各组成材料中，骨料占75%左右，因此，骨料的温度对混凝土温度影响也很大。经计算，骨料升高2℃，混凝土温度便升高1.3℃。 4.2.4 外加剂 在混凝土中所占比例很小，因此，它自身的温度对混凝土温度的影响不大。选用的复合性微膨剂具有减水率大，膨胀性能好，降低水泥用量，减少混凝土的水化热及水化温度，延缓水化热的释放和混凝土的凝结时间，有效地减少底板温度应力。 4.3 混凝土的运输 搅拌车的罐体颜色跟混凝土温度变化有一定的关系。有资料显示，夏天阳光照射，混凝土在搅拌车内贮放1h，在白色罐体中的混凝土比在红色罐体中混凝土温度低1.4℃，比在奶油色罐体中的混凝土温度低0.3℃，比在黄色罐体中的混凝土温度低0.3℃～0.5℃。因此，夏季尽量采用白色罐体的搅拌车。 4.4 降温的具体措施 采取措施降低各集料的原始温度，达到降低混凝土的入模温度。具体措施是：① 取得商品混凝土厂的配合，新出厂散装水泥在商品混凝土厂的易散热的铁制水泥罐内储存10d以上，温度降低到65℃以下。② 采用低温深井水喷洒冷却石子。③ 采用低温深井水拌制商品混凝土。④ 使用漆白色罐体的搅拌车运输商品混凝土。⑤ 商品混凝土的泵送管外包裹湿麻袋片并定期洒水，降低混凝土在泵送管中摩擦引起温度升高的速度。采取上述措施，实测商品混凝土入模温度在28℃左右（图1）。 图1 底板混凝土浇注及测点剖面图

5 混凝土施工措施 （1）混凝土浇筑过程中采用斜面分层布料施工方法，即“一个坡度，分层浇筑，循序渐近，一次到顶”的方法浇筑。 （2）采取二次振捣工艺，确保混凝土内外密实。二次振捣时间控制在浇筑后的3～4h。 （3）合理布设泵管，尽可能减少拆、装、移工作，以保证均衡布料。本工程采取长向为浇筑方向，短向为浇筑面。布设3台混凝土泵连续作业。控制每泵泵送量为30～35m3/h，避免施工中冷缝的出现。 （4）混凝土振捣采用插入式振捣器按行列式插点方式进行，插点间距500mm并伸入下层50～100mm。振捣至其表面气泡停止排出， 拌合物不再下沉。则表示混凝土已经充分振实。 （5）混凝土浇筑约3～4h后，初步按标高用长括尺括平。分二次抹平，初凝前用木抹子抹平。待混凝土收水沉实，终凝前再用木抹子槎平混凝土表面，封闭其收水裂缝。 6 底板混凝土温度控制 （1）由实际c40s8混凝土配比得：po42.5水泥用量326kg，粉煤灰掺量60kg，yf-3多功能复合微膨剂34kg，混凝土的入模温度28℃，按公式求混凝土3d龄期内部最高温升： max= 0+q1/10+ q 2/10+ q 3/50=28+326/10+60/10+34/50=67.3℃ （2）在底板有代表性的部位均匀的布置15处测温孔，采用sdw型数字点测温仪测温。每处三个传感器按不同的距离绑在一根φ20钢筋上，注意传感器不能接触钢筋，钢筋与底板钢筋固定好。混凝土终凝抹平后，覆盖一层麻袋后，随即进行测温。每2h一次，8d后每4h一次，15d后每8h一次。检测报告显示，混凝土浇筑后第2d内部温度达到最高68.4℃。说明高强大体积混凝土采用po42.5水泥，水泥用量多，水化速度快，虽采取措施延长了初凝时间，但水化热的高峰并未明显推迟（表1）。 表1 前4d某点平均温度 日期 上表面℃ 中间℃ 下表面℃ 保温层℃ δ℃ 8.10 53.6 65.9 61.9 32.7 12.3 8.11 56.7 68.0 60.9 39.9 11.3 8.12 55.4 67.6 59.4 39.2 12.2 8.13 51.2 66.5 57.4 36.6 15.3 7 养护 在每一段混凝土表面收光，混凝土终凝结束后，及时满铺麻袋保温，并且充分浇水湿润，保证水泥水化期水分供给。然后，覆盖一层塑料薄膜保温。根据测温报告，一层麻袋一层塑料薄膜养护，能够保证混凝土内外温差不超过25℃的要求，夏季高温天气有利于大体积混凝土保温养护。第四天揭开塑料薄膜，可加快混凝土的散热，缩短工期。采用麻袋代替草袋保温养护，虽然一次性投入较大，但是可以重复使用，而且不会在混凝土表面留下难以清洗的黄渍。所以建议大体积混凝土采用麻袋保温养护。 8 体会 （1）大体积混凝土施工的主要技术问题在于如何降低混凝土浇筑后的温度应力。夏季施工在混凝土原材料、运输、泵送三个环节中采取措施，降低混凝土入模温度。能有效地降低混凝土养护期内部温度的峰值，有利于降低养护物资的投入。 （2）采用电子测温技术，信息化管理。及时掌握底板上表面、中部、下表面温度变化。有的放矢地对保温措施进行调整，有利降低养护措施费。 （3）浇筑过程中采用二次振捣，二次抹光工艺，效果良好。 （4）现场制作40组抗压试块，28组抗渗试块，强度等级和抗渗等级均符合设计要求。施工至今底板没有出现裂缝。