大型地下室混凝土施工技術(shù)及控制

1、大型地下室混凝土施工技術(shù)及控制摘 要：介紹了大型地下室結(jié)構(gòu)裂縫從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案及構(gòu)造措施、混凝土的配合比、添加外加劑以及施工監(jiān)測(cè)幾方面進(jìn)行控制，取得了良好的效果。關(guān)鍵詞：大型地下室；施工技術(shù)；裂縫控制；配合比；1 引言隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展和擴(kuò)張，土地變的越來(lái)越稀缺，許多大型住宅小區(qū)或高層商住樓都設(shè)有面積大、結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)的地下室。在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土工程施工中，由于大體積混凝土水泥水化熱引起混凝土內(nèi)部溫度及溫度應(yīng)力劇烈變化，會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，致使混凝土產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫。雖然近年來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫控制理論和實(shí)踐較多，但筆者仍結(jié)合具體工程實(shí)踐，嘗試對(duì)地下室超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中的裂縫控制進(jìn)行探討，以期為類(lèi)

2、似工程提供參考借鑒。2 工程概況某高層商住樓地下室建筑面積為17308m2，南北長(zhǎng)206.5m，東西長(zhǎng)82.9m。地下室底板埋深-5.700m，頂板面標(biāo)高為-1.600m，覆土1.3m，地下室上部為3 幢11 層住宅樓，工程設(shè)計(jì)按6 度抗震要求設(shè)防考慮。該工程基礎(chǔ)采用樁筏基礎(chǔ)，地下室底板厚600mm，頂板厚250mm，地下室混凝土用量16000m3，采用泵送混凝土，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，抗?jié)B指標(biāo)為S8。超長(zhǎng)、大面積是本地下室工程結(jié)構(gòu)的重要特征，因此其混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制也就成為設(shè)計(jì)與施工的重點(diǎn)與難點(diǎn)。3 超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因分析與控制思路3.1 混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫的理論分析眾所周知

3、，混凝土結(jié)構(gòu)在施工和使用過(guò)程大面積地下室超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中的裂縫控制措施分析探討中不可避免地經(jīng)常出現(xiàn)不同程度、不同類(lèi)型的裂縫，這些裂縫大多是因荷載及溫度變化而引起的，主要包括以下幾種：1) 混凝土受約束產(chǎn)生裂縫：混凝土在受到內(nèi)部一和外部約束時(shí)會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，出現(xiàn)裂縫。2) 受拉產(chǎn)生裂縫：由于混凝土的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其抗拉強(qiáng)度。大體積混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)其極限抗拉強(qiáng)度時(shí)將產(chǎn)生裂縫。3) 溫度上升引起的裂縫：水泥水化熱是引起大體積混凝土中的溫度變化的主要因素。由于混凝土表面散熱條件較好，熱量容易釋放，因而溫度上升較少；而混凝土內(nèi)部由于散熱條件較差，使溫度上升較多而形成內(nèi)約束。其結(jié)果使得混

4、凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力、面層產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)該拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面就產(chǎn)生了溫度裂縫。4) 降溫產(chǎn)生的裂縫：混凝土澆筑后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，水泥水化熱基本上已釋放，混凝土從較高溫度逐漸降溫，引起混凝土收縮，同時(shí)由于混凝土中多余水分蒸發(fā)、碳化等引起的體積收縮變形，受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束，不能自由變形，導(dǎo)致產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，則從約束面開(kāi)始向上開(kāi)裂形成裂縫。3.2 結(jié)構(gòu)裂縫的控制思路在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)控制溫度裂縫方面，根據(jù)溫度應(yīng)力與長(zhǎng)度非線性關(guān)系，應(yīng)用“抗與放”原則，具體思路如下：1)“放”的方法是減少約束體與被約束體之間相互制約，以設(shè)置永久性伸縮的方法，將超長(zhǎng)的現(xiàn)澆混凝

5、土結(jié)構(gòu)分成若干段，以釋放大部分變形，減少約束應(yīng)力。2)“抗”的方法是采取措施減少被約束體與約束體之間的相對(duì)溫差，改善配筋，減少混凝土收縮，提高混凝土抗拉強(qiáng)度。間設(shè)置臨時(shí)伸縮的后澆帶，把結(jié)構(gòu)分成若干段，這樣可以有效削弱溫度收縮應(yīng)力。在施工后期，將若干段澆筑成一整個(gè)，以承受約束應(yīng)力。4 地下室超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中的裂縫控制措施綜上所述，根據(jù)以上裂縫控制思路，本工程采取了以下針對(duì)性措施，具體如下：4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及構(gòu)造措施為控制混凝土裂縫，本工程在設(shè)計(jì)與構(gòu)造方面采取了以下措施：1）地下室底板、外墻、頂板裂縫計(jì)算均按0.2mm 控制計(jì)算。對(duì)于外墻，由于受到底板的較大約束，造成約束力上小下大，

6、外墻下部1/2 高度內(nèi)配筋加密為14150。2）在地下室外墻與柱子相連部位，由于兩者截面和配筋率相差大，往往在相連部位產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中而導(dǎo)致開(kāi)裂，為分散此處應(yīng)力，而增加了水平構(gòu)造。3）另外0.00 與地下室頂板標(biāo)高相差1.60m，且頂板上覆土1.3m，對(duì)控制頂板的溫度差及釋放南北方向的應(yīng)力起到一定的有利作用。4）本工程地下室部分設(shè)置了8 道沉降后澆帶及伸縮后澆帶（伸縮后澆帶混凝土的澆搗時(shí)間視實(shí)際情況定，但最小時(shí)間差不應(yīng)小于60d，沉降后澆帶須在主體結(jié)頂后澆筑），將地下室共分成了21 塊，主樓長(zhǎng)度達(dá)71m，設(shè)伸縮縫一道，以減少混凝土澆筑過(guò)程中的收縮裂縫和因沉降產(chǎn)生的變形裂縫。4.2 混凝土配合

7、比設(shè)計(jì)就裂縫控制而言，混凝土的配合比至關(guān)重要。結(jié)合以往工程實(shí)踐可知，選用低水化熱水泥并填加外加劑，可有效控制裂縫的產(chǎn)生，具體措施如下：1）水泥和骨料的選擇：根據(jù)水化熱絕對(duì)溫升計(jì)算公式可知，減少水泥用量可降低水化熱。為降低水化溫升、減小體積變形，減少出現(xiàn)裂縫，在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，選用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥。地下室部分混凝土等級(jí)為C35， 采用P.O42.5R 級(jí)礦渣硅酸鹽水泥，水泥熱量Q=334kJ/kg。骨料選擇連續(xù)級(jí)配骨料，增大混凝土的密實(shí)度。粗骨料含泥量控制0.5，細(xì)骨料選用細(xì)度模數(shù)為2.022.4的中砂，含泥量0.5?；炷撂涠?40150mm，容重2450kg/m3，采用機(jī)

8、械振搗和泵送施工。2）配合比設(shè)計(jì)：根據(jù)工程的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求、氣候條件，摻人粉煤灰的影響以及施工現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)管理狀況，采用不同技術(shù)指標(biāo)，由實(shí)驗(yàn)室試配確定配合比。3）外加劑：在混凝土中摻人活性材料粉煤灰，可改善混凝土的粘塑性，代替部分水泥，減少混凝土的用水量和水泥用量，從而降低水化熱；還可減少混凝土中的孔隙，提高混凝土的密實(shí)性和強(qiáng)度，提高抗裂性。但同時(shí)應(yīng)注意到摻人粉煤灰的混凝土早期抗拉強(qiáng)度及早期極限拉伸有小量的降低，但后期強(qiáng)度不受影響。此外，根據(jù)大體積混凝土的強(qiáng)度特性，對(duì)早期抗裂要求較高的工程，粉煤灰的摻量應(yīng)限制在較小的范圍內(nèi)。鑒于此，本工程混凝土中粉煤灰的摻人量控制在水泥用量的20左右。為使施工現(xiàn)

9、場(chǎng)的混凝土具有足夠的塌落度，在地下室底板、墻板、頂板混凝土中還摻加了HPM-2高效緩凝減水劑以進(jìn)一步降低水泥用量。緩凝型減水劑還有抑制水泥水化作用，可降低水化溫升，有利于防裂。另外還可延遲水化熱釋放速度，熱峰也有所降低；可以緩凝，在大體積混凝土中可以避免冷接縫，提高工作性及流動(dòng)性，有利于泵送。減水劑摻量2.2（根據(jù)廠家實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)定），約減水泥用量20。4）摻加其他材料：為了增加混凝土的韌性，提高混凝土的抗拉能力，在施工中還加入防裂抗?jié)B聚丙烯（PP）改性纖維，摻加量為0.9kg/m3。4.3 施工過(guò)程中的裂縫控制措施混凝土在凝結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的收縮受到約束后產(chǎn)生收縮應(yīng)力，當(dāng)其大于昆凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)

10、產(chǎn)生裂縫。為了有效控制其中有害裂縫（寬度0.2mm）的展開(kāi)，本工程在施工中采取了以下幾種措施:1）溫度控制措施：混凝土澆注安排在夜間進(jìn)行，以便降低混凝土的初始溫度，防止其在澆筑過(guò)程中過(guò)早硬化和出現(xiàn)裂紋?；炷翉牡吞幭蚋咛幩椒謱舆B續(xù)澆筑，澆筑時(shí)采用“一個(gè)坡度，分層澆注，一次到頂”的方法進(jìn)行施工，使之合理分層。混凝土澆筑時(shí)不留施工冷縫，加強(qiáng)振搗使其形成密實(shí)的均勻體，減少收縮，澆搗后及時(shí)排除表面泌水，提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度。澆筑混凝土?xí)r采用WD2 型測(cè)溫儀測(cè)溫，采用測(cè)溫技術(shù)指導(dǎo)混凝土動(dòng)態(tài)養(yǎng)護(hù)。2）混凝土的養(yǎng)護(hù)措施：通過(guò)測(cè)溫監(jiān)控和蓄水養(yǎng)護(hù)防止混凝土于裂，控制內(nèi)外最大溫差為21，（小于規(guī)范要求的25

11、），且養(yǎng)護(hù)期不少于14d。3）改善施工工藝：在施工中采取以下措施，以確?；炷恋馁|(zhì)量。對(duì)澆筑后的混凝土進(jìn)行二次振搗，排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，減少內(nèi)部微裂，增加混凝土密實(shí)度，使混凝土的抗壓強(qiáng)度提高1020，從而提高抗裂性，采用二次投料的砂漿裹石攪拌工藝，二次投料法是先將水、水泥、砂子投入攪拌機(jī)，拌合30s 成為水泥砂漿，然后再投粗骨料拌合60s，這時(shí)骨料與水泥已充分拌合均勻。采用這種方法，因砂漿中無(wú)粗膠料，便于拌合，粗骨料投入后，易被砂漿均勻包裹，可有效地防止水分向石子與水泥砂漿界面的集中；硬化后的界面過(guò)渡層的結(jié)構(gòu)致密，粘結(jié)加強(qiáng)，從而提高了混凝土強(qiáng)度。5 結(jié)語(yǔ)綜上所述，地下室超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的根據(jù)成因可分為兩大類(lèi)：荷載引起的裂縫及變形引起的裂縫。本工程在裂縫控制方面從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案及構(gòu)造措施、混凝土的配合比、添加外加劑以及施工監(jiān)測(cè)幾方面進(jìn)行控制，取得了良好的效果。2006 年5 月竣工使用至今，經(jīng)過(guò)觀測(cè)地下室頂板、底板均無(wú)明顯裂縫，墻板經(jīng)檢測(cè)有微小裂縫，但寬度僅0.15mm，能滿足規(guī)范及正常使用要求。參考文獻(xiàn)：1 混凝土結(jié) .設(shè) .