10m厚大体积混凝土施工裂缝控制技术
时间：2023-06-01 21:00:11 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
徐明昱，李日荣，邝喜旗
（中国建筑第二工程局有限公司华南分公司，广东 深圳 518048）
腾讯广州总部大楼项目位于广州市海珠区，规划项目建设用地面积为12 017m2。其中南塔楼38 层，建筑高度为206.75m，北塔楼8 层，建筑高度为54m，核心筒外框架结构。设有4 层地下室（负一层含夹层），基坑开挖深度约23m。
本工程地下室核心筒区域底板厚度2.8m，最大集水坑深7.3m，底部混凝土厚度达到10m，为超厚大体积混凝土，见图1。通过原材料选择、降低混凝土水化热、控制混凝土入模温度、优化施工工艺、浇筑后温度控制等措施，控制混凝土裂缝的产生，避免返工、修补等，完成10m 厚大体积混凝土的施工。
图1 地下室底板分区平面图
混凝土裂缝的控制影响结构的整体性和质量，对于本项目的10m 厚大体积混凝土，产生裂缝主要有以下几方面原因。
1）水泥水化热过高 混凝土内部温度高外界温度低，造成内外温差，产生温度裂缝。水泥在水化过程中会产生热量，10m 厚大体积混凝土整个结构断面和三层楼层一样高，混凝土的对流换热系数较小，在水化过程产生的热量聚集在结构内部，犹如地核一样，内部温度越积越高。混凝土外表面的温度随着外界气温变化而变化，内外温差增大，温度应力也越大，导致混凝土内部产生裂缝。
2）混凝土的收缩裂缝 混凝土中水泥硬化必须有水存在才能进行，但混凝土拌合物中约80%的水分要蒸发。水分蒸发时会引起混凝土体积的收缩，产生收缩应力，此时混凝土处于塑性状态，当收缩时表面蒸发的水分不能及时得到补充，收缩应力超过了当时混凝土极限抗拉强度，就会产生收缩裂缝。
3）结构施工裂缝 10m 厚的大体积混凝土区域附近的底板仅厚2.8m，产生了7m 左右的高差，模板的侧压力过大。基础底板过深，下部钢筋密集，且存在主体钢结构的预埋件，振捣过程中难以控制钢筋的位移和保护层厚度，分层浇筑时间间隔太久，产生施工裂缝。
3.1 原材料选择
1）商品混凝土坍落度 混凝土坍落度入泵时最高不超过18cm，最低不低于14cm；
2）水泥 使用普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5，3d 水化热≤240kJ/kg，7d 水化热≤270kJ/kg，同时掺加适量的粉煤灰，确保了混凝土强度，降低了水泥用量。
3）砂石 混凝土粗骨料选用5～25mm 的碎石花岗岩，含泥量为0.3%，表观密度为2 640kg/m3，针片状颗粒含量为4.5%。砂选用水洗中砂，含泥量为1.3%，细度模数为2.6，表观密度为2 640kg/m3。
4）混凝土和易性 为了保证混凝土在浇筑过程中内部组成和结构均匀，要求混凝土拌合物的组成材料有足够的粘聚性，在泵送过程中不泌水、不离析。
5）混凝土强度 采用60d 龄期的混凝土强度作为设计强度，以降低水泥用量。
根据以上要求，制定了混凝土的配合比，见表1，其中外加剂为改型聚羧酸高效减水剂。
表1 10m厚大体积混凝土配合比
3.2 混凝土运输
混凝土搅拌时采用冰水拌和、砂石料场存放在背阴处、对混凝土运输车洒水降温、混凝土输送管道全程覆盖遮阳材料并洒冷水降温等措施可降低混凝土的出机和入模温度，从而减少因内外温差过大造成过大的温度应力。
3.3 设置型钢支撑架
10m 厚底板区域钢筋支撑体系立柱采用10#工字钢，3 区（图1）坑东侧利用原坑中支撑立杆接长使用，中部纵横杆采用┓63×5 角钢，顶部纵横杆采用6.3#槽钢，架体四周每2～3 跨设置三角撑，三角撑采用┓40×40 角钢。同时在混凝土底部设置马凳和垫块，保证10m 厚混凝土的保护层满足要求。
10m 厚的大体积混凝土的养护，必须采取控温措施，测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温度差控制在25℃以内，才能减少温度应力的产生。
4.1 温度监测
混凝土内测温采用热电偶测温技术，在混凝土内预埋热电偶，通过导线将其与电脑相连接，将温度数据上传至电脑中，把信息转化成可见的数据从而实现精准、实时的温度监控，其工作原理如下：预埋在混凝土内的热电偶，将温度信号传给数据采集器，数据采集器通过数据适配器转化为电脑接受的信号源，并于电脑相连接，引用自动化控制程序，当测温点反馈的混凝土最高温度与表层温度之差大于20℃时，测温系统发出警报，现场开启冷却水系统，用水降低混凝土内部温度，当内外温差不大于15℃时暂停水冷却作业。
4.2 水管布置
本工程10m 厚大体积底板混凝土采用DN32的PVC 管作为冷却水管，厚度方向每2m 布设一层管网，水平方向管间距离为1.5m，距离混凝土边缘为1.5m，入口处安装球阀用于控制冷却水开关和流速。如遇到集水井、电梯井则避让。见图2。
图2 冷却水管网布置图
4.3 测温点布置
为了能监控10m 厚大体积混凝土内部混凝土，选取4 个具有代表性位置的测温点，所测的温度曲线能全面反映混凝土结构内部温度的变化情况，如图3。按照混凝土顶表面、混凝土中心位置、混凝土底表面位置进行布设测温点，混凝土表面测温点的高度为底板顶标高下返200mm，中部测温点为底板顶标高下返5m 左右，混凝土底表面测温点为底板底标高上200mm 处；
对管内用水进行循环冷却时，在相邻两冷却水管的中间位置布置测温点，并把温度测点布置在冷却水管的进出口处。
4.4 混凝土养护
完成对10m 厚大体积混凝土浇筑后，及时进行搓平压实，在混凝土表面均匀覆盖一层保温草袋和两层塑料薄膜，覆盖塑料薄膜时相邻两幅之间搭接200mm，确保能够把混凝土表面均匀盖严，减少水分的散失，保证了对10m 厚大体积混凝土的保温保湿养护。在10m 厚大体积混凝土底板侧面采用单层保温草袋进行保温保湿养护，通过电脑生成的混凝土温度数据，采用控制冷却水进行混凝土内部降温，根据现场实际温度再把循环后温度升高的水适量进行表面晒水养护，达到动态控制养护混凝土的目的。
随着建筑业的发展，对超高层建筑的多层地下室的利用越来越常见。底板的面积大、厚度大，浇筑容易产生裂缝一直是困扰各个项目的难题，本项目的大体积混凝土施工采用了原材料控制、设置型钢支撑架、冷却水系统等工艺，有效解决了大体积混凝土产生裂缝的问题，希望能对类似项目提供参考。
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