論基礎(chǔ)地下室混凝土施工體會

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1前言

預(yù)拌混凝土除了必須滿足強度、剛度、整體性和耐久性要求外，還應(yīng)滿足現(xiàn)場實際施工的要求。由于預(yù)拌混凝土在施工中應(yīng)滿足從預(yù)拌站到工地現(xiàn)場的運輸和現(xiàn)場泵送澆筑工藝的要求，其需要的坍落度比現(xiàn)場自拌混凝土傳統(tǒng)施工工藝大得多，因而在基礎(chǔ)大體積混凝土施工和地下室外墻混凝土施工中，如何有效防止和控制混凝土變形裂縫的出現(xiàn)和開展，顯得非常重要。

本文結(jié)合浙江省婦保醫(yī)院新病房大樓工程的基礎(chǔ)地下室混凝土施工實例，介紹了在施工中通過控制配合比、澆筑、養(yǎng)護等一系列措施，有效地防止基礎(chǔ)大體積混凝土和地下室外墻混凝土出現(xiàn)變形裂縫的體會。

2工程實例

省婦保醫(yī)院新病房大樓工程位于杭州學(xué)士路2號，現(xiàn)省婦保醫(yī)院院內(nèi)，周邊原有建筑密集，場地狹小。主樓地上15層，裙房地上4層，均設(shè)2層地下室。建筑面積26570m2，框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

2.1基礎(chǔ)底板大體積混凝土施

工程采用上翻式承臺、地梁的筏板基礎(chǔ)，底板厚900mm，承臺地梁高1800mm。平面形狀近似為矩形，長54m×寬33m，主樓與裙房間設(shè)一條寬800mm后澆帶。基礎(chǔ)地下室混凝土強度等級C40，抗?jié)B等級S8，基礎(chǔ)底板混凝土約3000m3。

由于基礎(chǔ)混凝土工程量大，基坑較深，為確保基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體性和安全性，考慮施工搭接和市區(qū)施工的困難，基礎(chǔ)底板以后澆帶為界分成A、B兩段施工：A段為后澆帶以西的裙房部分，混凝土量540m3；B段為后澆帶以東的主樓部分，混凝土量1500m3。每段水平向不留施工縫，一次性澆筑；豎向在基礎(chǔ)上翻梁以上500mm處設(shè)施工縫。

混凝土下料振搗時按“分層、分段、連續(xù)不斷地薄層澆筑”的原則進行，由于基礎(chǔ)為上翻式地梁，因此底板部分先澆筑并注意振搗密實，上翻梁部分在底板部分澆搗后2h再行澆筑，使底板混凝土有一定的沉落時間，混凝土澆筑至設(shè)計標(biāo)高后，用長刮尺刮平，清除殘余浮漿后用木蟹鐵板打光，混凝土收水后用鐵板反復(fù)壓光，壓閉混凝土表面毛細孔，提高混凝土防水性能和表面觀感。

2.2地下室外墻板混凝土施工

地下室外墻墻厚500mm，總延長米為200m，混凝土C40，抗?jié)B等級S8。與基礎(chǔ)施工相同，以后澆帶為界，分成A、B兩段施工。由于設(shè)2層地下室，豎向共設(shè)4條施工縫，采用鋼板止水帶止水。

為確保外墻混凝土澆筑的整體性、連貫性，防止出現(xiàn)施工冷縫，在外墻混凝土澆筑前，先將獨立柱和內(nèi)墻板混凝土預(yù)先澆完，以便集中力量進行外墻混凝土的連續(xù)澆搗。

外墻混凝土澆筑采用2臺混凝土泵車，其中1臺固定泵停放在基坑北側(cè)，用硬管接入，另一臺置于基坑南側(cè)，為汽車移動泵，軟管擺布。混凝土澆筑從后澆帶開始，按斜面分層法振搗，根據(jù)當(dāng)時的氣溫和混凝土的初凝時間，每澆筑一段長度，及時調(diào)整泵送管，循序循環(huán)推進，以避免出現(xiàn)施工冷縫。

為避免外墻混凝土收縮裂縫(一般以豎向裂縫的方式出現(xiàn))的產(chǎn)生，施工時要求在外墻外側(cè)設(shè)水平溫度鋼筋，間距不大于150mm，且嚴(yán)格控制混凝土的保護層厚度嚴(yán)禁超厚。

根據(jù)泵送工藝要求，混凝土坍落度在現(xiàn)場出料時嚴(yán)格控制為12±2cm，凡超出范圍的，一律退場，專人負責(zé)此項工作，絕不允許在現(xiàn)場加水。

3混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

3.1基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

基礎(chǔ)大體積混凝土施工，由于混凝土內(nèi)部與表面散熱速率不一樣，在其表面形成較大的溫度梯度，從而引起較大的表面拉應(yīng)力。同時，此時混凝土的齡期很短，抗拉強度很低，溫差產(chǎn)生的表面拉應(yīng)力，超過此時的混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土表面產(chǎn)生表面裂縫。此種裂縫一般產(chǎn)生在混凝土澆筑后的第3天(升溫階段)。

混凝土降溫階段，由于逐漸降溫而產(chǎn)生收縮，再加上混凝土硬化過程中，由于混凝土內(nèi)部拌合水的水化和蒸發(fā)以及膠質(zhì)體的膠凝等作用，促使混凝土硬化時收縮。這兩種收縮由于受到基底或結(jié)構(gòu)本身的約束，也會產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，直至出現(xiàn)收縮裂縫。

3.2地下室外墻混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

地下室外墻混凝土裂縫主要是收縮裂縫。混凝土降溫產(chǎn)生的收縮和硬化時的收縮，受到結(jié)構(gòu)本身和基坑邊壁等的約束，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，直至出現(xiàn)收縮裂縫。

4混凝土配合比的選定

4.1混凝土配合比

根據(jù)上述對大體積混凝土和地下室外墻混凝土產(chǎn)生裂縫的原因，混凝土配合比的選定是至關(guān)重要的。經(jīng)與商品混凝土廠家(華威商品混凝土公司)一起反復(fù)試配，選定的配合比中水泥∶黃砂∶石子∶水為1∶3.52∶4.86∶0.44，另DXH-B外加劑1.8%，UEA-H微膨脹劑0.23%，CF礦粉0.54%。

4.2原材料的選用

(1)水泥：選用錢潮水泥廠＃525普通硅酸鹽水泥，出廠后貯存7d以上，使用前經(jīng)復(fù)試，合格后方能使用。

(2)砂、石料：采用細度模數(shù)大于2.4的中砂，5～25mm碎石，級配良好。砂、石含泥量均要小于1%。

(3)摻合料：選用上海寶鋼礦渣磨細的高性能磨細礦粉，比表面積400m2以上。

(4)外加劑：減水劑選用DXH-B型高效緩凝減水劑；微膨脹劑選用北京中巖特種工程材料公司生產(chǎn)的UEA-H高效混凝土膨脹劑。

4.3本配合比的特點和作用

本工程中選定的配合比一個最大的特點，就是水泥用量僅為220kg/m3(一般C40、S8的混凝土，水泥用量為350～400kg/m3)。混凝土最高絕熱溫升Tmax與每m3混凝土內(nèi)的水泥用量成線性正比關(guān)系。本工程通過降低水泥用量以防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，在保證混凝土強度的前提下，通過摻加高性能磨細礦粉，取代部分水泥以減少水泥用量。磨細礦粉的摻量為膠凝材料用量的34%。

選擇減少水泥用量而不是選用初凝時間長、水化熱低的礦渣水泥，是因為礦渣水泥的析水性比普通硅酸鹽水泥強，在澆筑層表面有大量水析出。析出的水聚集在上下兩澆筑層的表面，造成混凝土的水灰比改變，形成了一層含水量多的夾層，妨礙兩層混凝土粘合，破壞混凝土的整體性，這種混凝土的泌水性與用水量成正比。

目前用作混凝土摻合料的除磨細礦粉外，還有粉煤灰、硅灰和沸石粉等。由于粉煤灰的耐久性不如磨細礦粉，硅灰相對來源少、價格貴，沸石粉則需水量甚大，摻入后增加混凝土泌水性，故選用高性能磨細礦粉作為本工程混凝土的摻合料。

由于水泥砂漿和粗骨料的粘結(jié)強度即界面粘結(jié)力大小是決定混凝土強度的主要因素之一。因此選擇與水泥適應(yīng)性好、減水率高的優(yōu)質(zhì)外加劑也至關(guān)重要。同時，考慮到基礎(chǔ)大體積混凝土計劃澆筑時間為10月上旬，當(dāng)時的白天氣溫仍在27℃以上，尚需使混凝土的初凝時間滿足施工要求。摻用DXH-B型高效緩凝減水劑試配后，混凝土性能就完全滿足了設(shè)計和施工要求。

鑒于市場上UEA微膨脹劑多而雜，經(jīng)多方考證，慎重選用北京中巖特種工程材料公司的專利產(chǎn)品第五代UEA高效混凝土微膨脹劑(UEA-H)。

5混凝土的測溫和養(yǎng)護

5.1基礎(chǔ)混凝土的測溫和養(yǎng)護

為防止大體積混凝土內(nèi)外溫差超過限值而產(chǎn)生溫度裂縫，在混凝土內(nèi)布置測溫點，掌握基礎(chǔ)內(nèi)部實際溫度變化情況，監(jiān)視溫差波動，以指導(dǎo)養(yǎng)護工作。

基礎(chǔ)澆搗時氣溫較高，在混凝土表面用木夯緊壓整平后，覆蓋一層塑料薄膜，兩層麻袋布(草袋)，并澆水濕潤，此后根據(jù)溫控數(shù)據(jù)確定覆蓋材料的增減。

基礎(chǔ)承臺測溫點共布置27點，另有薄膜下溫度測點2個，大氣溫度和室內(nèi)溫度各1個測點，由于測溫點數(shù)量不多，因此采用了CU50熱電阻和余姚溫度儀表廠的電子測溫儀進行監(jiān)測。

根據(jù)經(jīng)驗，大體積混凝土的溫差變化在1～72h內(nèi)波動最大，因此在這段時間現(xiàn)場值班不間斷測量，測試頻率為每2h一次，測試時要求記錄以下數(shù)據(jù)：①混凝土入模溫度；②每次測溫時間，各測點溫度值；③各部位保溫材料的覆蓋和去除時間；④澆水養(yǎng)護或恢復(fù)保溫時間；⑤異常情況如雨、風(fēng)等發(fā)生的時間。

測溫前確定混凝土內(nèi)中心溫度與表面薄膜下溫差達到27℃時，必須采取保溫應(yīng)急措施，實測溫度顯示大多數(shù)測試點溫差值在25℃以下，僅有2點一度溫差值超過29℃，現(xiàn)場采取停止?jié)菜B(yǎng)護和覆蓋雙層干麻袋后在1h內(nèi)即以提高表面溫度來降低內(nèi)外溫差。

5.2地下室外墻混凝土的養(yǎng)護

地下室外墻混凝土易出現(xiàn)收縮裂縫，除在配合比選定上采取積極的預(yù)防措施，在施工中采取外側(cè)加密橫向鋼筋、嚴(yán)格控制坍落度等措施外，后期的養(yǎng)護也至關(guān)重要。本工程采取以下措施：

長期的帶模養(yǎng)護：由于采用木模，故保持模板的完全濕潤可以使得混凝土內(nèi)部拌合水的水化過程中，保持濕潤環(huán)境，補充水源。澆水養(yǎng)護基本上采取連續(xù)循環(huán)的方式，澆水面為外墻的內(nèi)外側(cè)面。在混凝土獲得一定強度后，松開對銷螺栓，使得模板與混凝土界面可以蓄水，帶模養(yǎng)護，規(guī)定20d拆模。

繼續(xù)養(yǎng)護：模板拆除后，繼續(xù)對外墻混凝土澆水養(yǎng)護15d。

6幾點體會

省婦保新病房大樓地下室工程完成后，基礎(chǔ)大體積混凝土表面和外墻混凝土表面均無明顯裂縫出現(xiàn)，達到了預(yù)期目的。

1.泵送商品混凝土施工的地下室外墻易出現(xiàn)收縮裂縫，但只要措施得當(dāng)，還是可以避免或得以控制的。關(guān)鍵在于(a)在保證混凝土強度的前提下，盡可能降低每m3混凝土的水泥用量。(b)盡可能將墻板的水平鋼筋置于混凝土外側(cè)，控制混凝土保護層厚度不得超厚，水平鋼筋的間距盡可能小于150mm。(c)嚴(yán)格控制混凝土坍落度，絕不允許現(xiàn)場加水。(d)建議盡可能延長拆模時間，澆水養(yǎng)護時間應(yīng)大于30d。

2.基礎(chǔ)大體積混凝土施工控制表面溫度裂縫的產(chǎn)生，首先應(yīng)從選定混凝土配合比入手。只要對摻合料、緩凝減水劑等選擇合適，通過試配完全可以大大降低每m3混凝土的水泥用量，降低混凝土的最高絕熱溫升，從根本上解決升溫階段的裂縫產(chǎn)生。

3.摻加高性能磨細礦粉能有效地降低每m3混凝土的水泥用量，其性能優(yōu)于粉煤灰。

4.對基礎(chǔ)大體積混凝土而言，養(yǎng)護措施極為重要，應(yīng)根據(jù)施工時的氣溫、測溫情況，采取相應(yīng)的養(yǎng)護方法。布置合理的測溫手段是必不可少的，可以為養(yǎng)護提供調(diào)整依據(jù)。

摻加UEA-H高效微膨脹劑對混凝土能起到補償收縮作用，可有效地提高混凝土的抗裂縫抗?jié)B能力。