房屋建筑基础大体积混凝土施工技术研究

侯鑫

北京城建北方集团有限公司 

摘 要

大体积混凝土施工是一个比较先进的工艺，特别是在比较复杂的应用场合，该方法可以较好的为施工质量提供重要保障。大体积混凝土的施工会产生一定的裂缝，并且在整个过程中，确保裂缝的安全并借助施工的方式来确保整个施工过程中的裂缝处于有效的控制状态。本文以好未来昌平教育园区项目为例，在建筑施工过程中针对混凝土施工的大体积混凝土的裂缝控制措施进行控制，通过对项目案例的分析得出大体积混凝土施工的裂缝应对措施以及相应的方法，主要包括设计措施、原材料控制措施、施工方法控制措施等。伴随着经济的发展与科学技术的进步，建筑物的高度越来越高，规模越来越大，大体积混凝土的应用越来越普遍。如何在施工过程中采取有效措施保证大体积混凝土的质量显得尤为重要。大体积混凝土由于截面大、水泥用量大、内外温差大、温度收缩应力很容易导致钢筋混凝土产生裂缝。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种，在不同程度上都属有害裂缝，因此要保证大体积混凝土的质量。对大体积混凝土施工技术进行研究是十分必要的。本文的研究也指出，虽然大体积混凝土裂缝产生的原因很多，但只要严格按规范规定施工，认真积极的探索裂缝产生的原因，及早采取相应的预防措施，就能有效地控制大体积混凝土结构的裂缝。

关键词：大体积混凝土；裂缝；措施

前 言

大体积混凝土，英文是concrete in mass，我国《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于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，称之为大体积混凝土。

现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，最小断面的任何一个方向的尺寸最小为1m。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。

一、大体积混凝土裂缝类型及裂缝产生原因

大体积混凝土结构在实际的使用过程中会产生裂缝，并且产生的原因有多重多样，只有明确的针对可能产生的原因进行分析，才能更好的针对其产生裂缝来进行有效的提出措施。从工程实践来看，大体积混凝土的裂缝所产生的原因包括收缩裂缝、温差裂缝、安定性裂缝等类别。

1.收缩裂缝

基础底板大体积混凝土浇筑采用斜面分层法，取“一个坡度、薄层浇筑、循序推进、一次到顶”的方法。即混凝土从一端向另一端，以同一坡度一次到顶向前连续浇筑。如下图2-1所示

图2-1 基础底板大体积混凝土浇筑工况

这种形成斜坡混凝土的浇筑方法能较好地适应泵送工艺，避免泵管经常拆除冲洗和接长，提高泵送效率，简化混凝土的泌水处理，保证上、下层浇筑间隔不超过初凝时间。混凝土的收缩裂缝的产生原因是由于混凝土在散热以及逐步硬化的过程中，由于其表面的体积收缩而产生的大体积混凝土收缩的过程，这种收缩过程就会更加明显。如果在整个混凝土的收缩受到外界明显的约束，那么就会在整个混凝土的内部产生相应的内应力。通过这种收缩所产生的内应力与混凝土所存在的极限抗拉强度相比，如果收缩所产生的内应力超过混凝土的抗压极限，就会在混凝土中产生一定的收缩裂缝。

2.温差裂缝

混凝土浇筑完后主要采取如下养护覆盖措施：2层塑料薄膜+2层碳纤维棉被+1层防水布。混凝土浇筑完毕后立即进行表面覆盖塑料薄膜及碳纤维棉被进行保温保湿养护，并通过计算机监测混凝土硬化过程中的温度、温差、应力变化，当混凝土内外温差超过25℃及时加盖保温层等措施。在浇筑、抹面完毕后12h之内对混凝土加以塑料薄膜覆盖并保湿养护，保湿养护时间不少于14天。如下图所示2-2所示

图1-1 底板大体积混凝土保温措施

温差裂缝又是一类比较典型的大体积混凝土施工裂缝产生的重要原因。产生这种裂缝的主要原因是在施工的过程中，混凝土内部和外部的温差过大，从而针对这种温差所形成较大的裂缝。从建筑工程的时间来看，混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝的重要原因是由于水泥的水化热所引起，特别是在混凝土的内部以及混凝土的表面的温差过大，特别是针对大体积的混凝土，更是在施工过程中容易产生裂缝。

3.安定性裂缝

安定性是指塑性材料在特殊结构的受载条件下屈服后，仍表现出弹性行为且不马上破坏的性质，如引起不连续应力或热应力的结构，经过初始阶段少数几次加载、卸载循环，会产生一定的塑性变形，在以后的加载、卸载循环中不再发生新的塑性变形，即不会出现塑性疲劳或棘轮现象，此时结构呈安定状态。

塑性力学中研究具有初始塑性变形的物体或结构在变值载荷的作用下能否不产生新塑性变形的理论。所谓变值载荷是指在某一范围内作周期性变化

或按其他规律循环变化的载荷。

若物体或结构在具有一定范围的变值载荷作用下，除初始阶段产生一定塑性变形并出现一个残余应力分布外，不管载荷在此范围内如何变化，物体或结构中不再出现新的塑性变形,则称结构所处的状态为安定状态;反之称为非安定状态。在变值载荷作用下，即使载荷不会使物体或结构达到极限状态（即当外载荷达到某一定值时，物体或结构可以无限制变形的状态），结构也可能变坏。

而安定性裂缝，则主要表现为龟裂，其主要产生的原因就是在实际的施工过程中，因为水泥的安定性等指标不合格而导致出现的一种裂缝。该裂缝产生的主要原因是在实际的施工过程中，因水泥的质量而产生的一种偏差。

二、大体积混凝土裂缝类型的控制措施

1. 混凝土的温度监测

（1） 混凝土的温度监测管理

混凝土温度的监测主要是指混凝土的出罐温度、入模温度、混凝土内部温度的监测，为检查混凝土块体温度是否满足温控标准，温控措施是否有效，就必须进行温度临测与管理，并做详细记录，实行情报信息化施工。温度监测就是在混凝土中埋入一定量的测温仪器，测量混凝土不同部位温度变化过程，检验不同时期的温度特性。

（2）混凝土的温度监测方法

混凝土在浇筑过程中每隔4小时测量一次原材料温度，每隔2小时测量一次出罐温度和入模温度，控制其入模温度不超过16℃。混凝土内部温度的监测，我们主要是根据根据基础底板的形状、尺寸和标高在施工段布置测温点，每个点均预埋钢管至基础底部和中部，分别监测记录混凝土底、中、面部温度。测温从混凝土浇筑4小时后开始，其时间间隔为前4日2小时一次，第5～8日4小时，第9日起12小时，持续到14天，当温控措施效果不佳，达不到温控标准时，可及时采取补救措施。

（3）混凝土的温度监测的控制措施

结合水化热预测计算及温度测试记录，当内外温度大于25℃ 时，必须采取措施加以控制：①如果混凝土体积大而表面积较小时，宜在内部预埋管道，通过循环水来散发混凝土内部的热量；②夏季施工时，应采取冰水或冷水拌制混凝土。以降低混凝土的人模温度；③冬季施工时，应采取草苫覆盖或采用双覆塑苯板覆盖，以减少表面热量的散发；④如果采用砖胎膜，在混凝土浇筑前，胎模采用素土虚填，既可起到保温作用。又可抵消来自混凝土对砖胎模产生的侧压力。

2. 混凝土的浇筑与养护

（1）泌水现象的处理

在大体积混凝土浇筑过程中，混凝土表面泌水现象普遍存在，为保证混凝土的浇筑质量，要及时清除混凝土表面泌水。因为泵送混凝土的水灰比通常比较大，泌水现象也比较严重，若不及时清除泌水，会降低结构的混凝土质量。

（2）保温养护措施的要求

每次混凝土浇筑完毕，应及时按温控措施的要求进行保温养护，并应符合以下规定：①保温养护措施应能使混凝土浇筑块体的内外温度及降温速度满足温控指标的要求；⑵保温养护的持续时间应根据温度应力（包括混凝土收缩产生的温度应力）来确定，但养护时间不小于15 d ，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行；③ 在保温养护过程中应保证混凝土表面的湿润。保温养护是大体积混凝土施工的关键环节，其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差，以降低混凝土块体的温度应力；其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受温度应力时的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。施工人员应根据事先确定的温控指标的要求，来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施。

3. 后浇带的留置与处理

（1）后浇带的留置优点

大体积混凝土施工中，合理分缝分块，不仅可以减轻约束作用，缩小约束范围；同时也可利用浇筑块的层面进行散热，降低混凝土内部的温度。另外，尚可满足绑扎钢筋、预埋螺栓等工序的操作需要，但接缝的处理必须满足防止渗漏水的要求。

（2）后浇带的留置要求与处理方法

后浇带的设置和处理如设计无规定时，其间距一般为20 m～30 m，缝宽1 m，可在后浇带形成40 d后封闭，冬期可适当延长。封闭前，应仔细凿毛，并将钢筋按设计要求连接好，再用补偿收缩混凝土(亦可在普通混凝土中掺入膨胀剂)将缝灌注密实。

结语

在工业与民用建筑钢筋混凝土结构的冬期施工中，主要是防止早期混凝土被冻问题。而在大体积混凝土的冬期施工中，情况有所不同，除了要防止早期混凝土被冻外，还存在着控制温差、防止裂缝的问题，而且防冻与防裂之间往往还存在着矛盾。在设计和施工中，必须妥善解决这个矛盾，兼顾防冻与防裂两方面的要求。这是大体积混凝土冬期施工的主要特点。

混凝土冬期施工尤其是在严寒地区，无论采用何种施工方法，为了防止早期混凝土被冻，一般要求混凝土具有较高的浇筑温度。但另一方面，正是由于气候寒冷，基础温度和内外温差必然加大，往往超过允许温差，不能满足防止混凝土裂缝的要求。因此，在大体积混凝土冬期施工中，防冻与防裂矛盾集中反映咋混凝土浇筑温度的选择上。实践证明，如果单纯从防止混凝土早期被冻的角度出发，选择过高的浇筑温度，往往会造成混凝土开裂，导致混凝土施工的质量问题。所以，大体积混凝土的冬期施工要选择合理的浇筑温度，采取一系列的技术措施。

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