岩土工程师辅导：大体积钢筋混凝土筏基施工

　　东一时区位于朝阳区建国路双会桥南1号，占地350000m2，总建筑面积450000m2.该项目由加拿大BDCL建筑设计公司担纲设计，拥有地标性塔楼、小高层板楼、多层板楼等多种建筑形式，自西向东自然形成城市区、过渡区、自然区三个主题区域。目前，由于混凝土结构在建设和使用过程中经常出现不同程度、不同形式的裂缝，而大体积混凝土结构出现裂缝更为普遍。针对结构裂缝在施工中常见且不易控制的问题，本文将结合东一时区1号-6号楼的大体积钢筋混凝土筏基施工情况，分析了温度对混凝土裂缝的影响，介绍了大体积钢筋混凝土结构裂缝控制的施工措施，以期能够为大家提供一些参考。

　　东一时区1号-6号楼包含两栋22层的高层楼、两栋多层框架楼、部分商业裙楼及地下两层。总建筑面积150300m2.该工程的基础为一整体平板式筏基，长185m，宽95m，基础埋深12.5m.然而，各个区域基础的厚度各不相同，裙楼处0.8m，A区、C区主楼1.5m，B区主楼2.5m，再通过宽0.8m、1.2m的后浇带将整体平板式筏基分成6块。基础混凝土强度等级为C30、S8自防水混凝土。周围外墙的施工缝位于筏板上表面200mm处。全部筏基混凝土浇筑量为28000m3，其中B区的混凝土浇筑量为17000m3.

　　大体积钢筋混凝土施工裂缝控制

　　大体积钢筋混凝土施工的关键是控制裂缝的产生，而裂缝控制涉及到施工、设计、环境等多方面因素。首先是控制材料的质量和混凝土配比，而重点是控制施工各阶段的温度。为了验算由温差和混凝土收缩所产生的温度应力，是否超过当时的基础混凝土的极限抗拉强度，我们进行了防裂的理论计算，以便制定有效防裂措施。假设选取平面尺寸及厚度较大的B2区进行验算，其短边长54.78m，厚度2.5m，2.5/54.78=0.048?0.2，符合均匀收缩的假定。

　　1.计算绝热温升值及各龄期的降温温差：

　　Tmax= WQ/CV=335×334720/(993.7×2400)=47℃

　　龄期3d时水化热最大，其绝热温升值：

　　T3=0.65×Tmax =0.65×47=30.6℃

　　各龄期混凝土的降温温差如下：

　　T(3-6)=1.41℃;T(6-9)=2.35℃;T(9-12)=4.23℃;

　　T(12-15)=4.7℃;T(15-18)=4.23℃;T(18-21)=2.8℃;

　　T(21-24)=1.9℃;T(24-27)=1.41℃;T(27-30)=0.47℃;

　　2.各龄期混凝土的收缩当量温差

　　按照：Ty(t)=εy(t)/α

　　εy(t)= εy(1-e-0.01t)。M1.M2.…。Mn

　　计算得：Ty(3-6)=1.35℃;Ty(6-9)=1.31℃;Ty(9-12)=1.37℃;

　　Ty(12-15)=1.26℃;Ty(15-18)=1.28℃;Ty(18-21)=1.18℃;

　　Ty(21-24)=1.15℃;Ty(24-27)=2.31℃;Ty(27-30)=1.10℃;

　　3.各龄期混凝土的综合温差

　　由各龄期的降温温差和收缩当量温差相加而得。如：T(3-6)=1.41+1.35=2.76℃

　　4.各龄期混凝土弹性模量

　　按公式E(T)= Ec(1- e-0.09t)计算得：

　　E(3)= 0.26 ×105 (1 - e -0.09t)= 0.0616×105N/mm2

　　E(6)= 0.108×105N/mm2;E(9)= 0.1443×105N/mm2;

　　E(12)= 0.1716×105N/mm2;E(15)= 0.1924×105N/mm2;

　　E(18)= 0.2080×105N/mm2;E(21)= 0.2210×105N/mm2;

　　E(24)= 0.2370×105N/mm2;E(27)= 0.2371×105N/mm2;

　　E(30)= 0.2430×105N/mm2.

　　5.计算最大温度应力

　　综上所述，混凝土30d龄期抗拉强度为1. 75N/mm2，抗拉安全系数为1.76/1. 493 = l.172?1.15，能够满足要求，但富余量不大，虽然设计中钢筋布置较密，且配有抗裂筋，但还是应该采取防裂措施。底板混凝土内部的最高温度为：3d后的实际温度30.6℃+混凝土入模温度30℃= 60.6℃;混凝土表面温度可达到30℃-40℃。基于北京夏季日平均温度在25℃-28℃，因此这表明混凝土整体浇筑后不会产生表面裂缝。

　　大体积钢筋混凝土施工措施

　　1.混凝土的配制

　　混凝土选用低热值的矿渣水泥或普通硅酸盐425号水泥，用量在356kg/m3以内，掺入10%的粉煤灰，以减少水化热，增加可泵性。粗骨料要求选用含泥量?1%，针片状颗粒?15%的碎石，细骨料为细度模数?2.3，含泥量?3%的粗中砂，水灰比控制为0.5，坍落度180mm-200mm.另外，按水泥用量的14%掺入UEA膨胀剂，能有效防止龟裂，提高防水性能。掺入0.7%EP-T型缓凝减水剂，对水泥的水化热有延时、延峰的作用(试验复试可缓凝18h)，大大提高了混凝土结构的抗裂性能。

　　2.主要施工措施

　　(1)钢筋：在垫层上量出顶层及底层筋的位置，按照量线排放钢筋，顶层和底层钢筋架立采用架立柱，架立柱由6φ25二级钢筋作立筋，φ10@200箍筋绑焊构成，间距1500mm.

　　(2)浇筑：由远到近、自下而上逐层沿混凝土的流淌方向连续浇筑，在前一层混凝土初凝之前将后一层混凝土浇灌完毕，并沿混凝土推移方向逐段拆卸泵管。

　　(3)振捣：在出料口布置两台振捣棒，解决上部振捣;在流淌坡角处布置两台振捣棒，确保混凝土密实。为了防止混凝土集中堆积，应该先振捣出料口处，形成自然流淌坡度;然后全面振捣，振捣时间15s-30s为宜，并以砂浆上浮，石子下沉不出气泡为止，插捧间距400mm-500mm为宜。

　　(4)表面处理：泵送混凝土表面水泥砂浆较厚，振捣后用长度3m的刮尺刮平、搓压、整平、检查标高，待至初凝阶段将一种矿物骨料耐磨损地面材料均匀地撒于表面，用磨光机磨光，使耐磨材料与混凝土形成一个整体，成为高致密性的耐磨地面，满足地下车库地面的要求。实践证明这种地面处理方法，能减少混凝土水分蒸发，防止筏基表面出现沉裂现象，增强抗裂能力，并能在8h内转入下道工序。

　　(5)养护：耐磨地面处理完后立即洒水，严密覆盖一层塑料布和一层岩棉被，减少内外温差。

　　(6)接缝施工。一方面由于筏板基础的顶底中有三层水平钢筋，支设和拆除侧面模板相当困难，因此后浇带采用小网眼钢板作为侧面模板，同时穿过钢筋固定，浇筑完混凝土后小网眼钢板也不必取出。小网眼钢板内贴一层钢丝窗纱，既减少了漏浆，也增强了竖向抗裂性能。另一方面，外墙施工缝设置两道止水带，一道钢板止水带置于外墙正中，另一道橡胶止水带置于外墙外皮处，这样可有效防止外墙施工缝处渗漏。

　　(7)测温：因为底板表面系数大，只能在不同部位代表性地布孔测温，测温管采用了φ40钢管，底部焊上底板，用温度计测温，测温时间间隔为前三天2h一次，此后4h一次，要求密切注意观测混凝土内部温度变化。测温时若发现内外温差?25℃，就需要及时加盖岩棉被。

　　(8)为了控制入模温度在30℃以下，可采用的方法是：

　　①用岩棉被覆盖砂石，减少阳光直晒;

　　②泵管上包裹隔热材料，并洒水降温;

　　③气温超过35℃时，搅拌混凝土并加入冰水。

　　大体积钢筋混凝土施工体会

　　东一时区1号-6号楼工程基础施工完成后，经过一冬一夏的观察均未发现任何裂缝，总结其原因在于：

　　①适度的配筋率是抗裂的基本保证;

　　②加入高效缓凝剂，推迟水化热峰值的出现，相应地提高该时刻的混凝土抗拉强度;

　　③钢筋架林柱将顶层和底层的钢筋连为整体，后浇带侧面设小网眼钢板和密目钢板网作为固定模板，对约束混凝土裂缝能起到一定作用;

　　④施工中精心组织、严格管理，是大体积混凝土筏基抗裂的组织保证。总之，我们相信通过上述措施，可以有效防止混凝土的温差裂缝和塑性收缩裂纹，保证大体积钢筋混凝土筏基的工程质量。

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