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高層建筑基礎承臺大體積混凝土的施工及質量控制建筑工程論文
摘 要：文章介紹大體積混凝土的結構特點，分析混凝土出現裂縫的主要原因，結合工程案例詳細分析大體積混凝土的施工技術及質量控制。
關鍵詞：建筑工程；基礎承臺；大體積混凝土；施工；質量控制
1 工程案例
某大樓工程建筑面積約17260.2m2（其中地下室面積約為8612.7m2），本工程主體地下3層，主體地上5層。建筑物呈不規則四邊形，長69.3m，寬47.6m；工程為天然基礎，基礎持力層為強風化巖層，地基承載力特征值為500kN/m2，為框架抗震墻結構。本工程設計標高±0.00相當于珠基高程25.70m，建筑高度22.7m，地下室天面標高為為±0.00，地下3層總高12.9m，首層高4.2m，2層高 3.4m，3層高3.4m，4層高3.4m，5層高3.3m。地下1層4.5m，地下2層4.2m，地下3層4.2m。
2 大體積混凝土的結構特點
在進行大體積混凝土施工時，混凝土中產生的水化熱很難散發，當混凝土內部溫度和外界環境溫度的溫度差大于規定值后，就會在混凝土的表面產生裂縫。大體積混凝土結構的主要特點如下：
2.1 大體積混凝土的抗拉伸變形能力差。由于大體積混凝土的結構面比較大，施工中使用的水泥量也很大。混凝土澆筑完成后，水泥凝固過程中會產生大量的熱能，這些熱能會不斷的在混凝土中集聚，混凝土內部就會產生很大的拉應力，當拉應力大于混凝土的抗拉強度時，混凝土的表面就會出現開裂，使混凝土的抗拉強度降低，并出現嚴重的滲漏。
2.2 一般情況下，大體積混凝土多在基礎工程中應用，而基礎工程中一般配置了比較多的鋼筋。由于混凝土變形模量和鋼筋變形模量差距較大，混凝土凝固過程中有可能導致鋼筋表面出現輻射性裂縫。
2.3 混凝土在凝固過程會有水化熱產生，并且因水化熱造成的溫度應力會對混凝土結構造成長期的影響，并且上部混凝土結構也會產生比較大的應力，在這些應力的影響下，會因為拉應力過大出現裂縫。
2.4 由于混凝土為非均質材料，在混凝土硬化過程中，會出現不均勻的體積變化。例如，混凝土中骨料出現的收縮也許會比較小，而水泥石產生的收縮也許會很大，這些因素都導致混凝土的變形不夠均勻。也正是由于這些不均勻的變形，使得混凝土硬化過程中會有約束力出現，導致混凝土表面出現裂縫。
3 混凝土出現裂縫的主要原因
在大體積混凝土施工過程中，導致其結構表面出現裂縫的原因有很多，但是總的來說主要有兩方面因素：一方面是因為結構產生變形造成的裂縫，另一方面是因為結構荷載引起的裂縫。
3.1 水化熱裂縫。調查顯示，混凝土因不均勻沉降變形、收縮變形、溫度應力影響出現裂縫的概率為82%，而結構荷載所造成的裂縫只有18%。其中因溫差產生的裂縫尤為嚴重，不管是橋梁結構、建筑結構、還是水工結構，都有溫度裂縫存在。而水泥凝固過程中釋放的水化熱無法擴散是造成裂縫出現溫度的一個關鍵因素。計算證明，水泥水化產生的熱量會使混凝土的內部溫度升高至35℃～40℃，再加上混凝土澆筑過程中所產生的溫度，大體積混凝土的內部溫度會升高至55℃～80℃。在劇烈的溫度應力影響下，混凝土表面不可避免地會出現裂縫。
3.2 混凝土收縮變形。大體積混凝土收縮變形主要有干縮變形、硬化收縮變形和塑性收縮變形。混凝土在凝固時，有很大一部分的水分會流失掉，從而造成收縮變形。一般澆筑完混凝土后，會在5h～15h 內終凝，這段時間內，水泥水化反應劇烈，水分快速蒸發，出現嚴重的收縮、失水情況，致使混凝土的表面出現了大量形狀不規則的裂縫。
3.3 環境的濕度和溫度。在澆筑混凝土時，施工環境也會對水泥水化熱造成嚴重的影響。當外界溫度比較高時，混凝土澆筑完成后的溫度也較高，當外界環境溫度較低時，混凝土澆筑完成后表面的溫度會快速降低，而混凝土內部溫度依然較高。由于內外部溫差大，就會導致混凝土表面出現裂縫。在澆筑時，澆筑的溫度、水泥水化熱、散熱速度都會導致混凝土結構表面出現裂縫。為了防止出現溫度裂縫，首先要解決混凝土內部和外部環境之間的溫度差。
4 大體積混凝土的施工技術
本工程采用商品混凝土，商品混凝土由專業攪拌站提供。混凝土緩凝時間控制在4h左右。
4.1 混凝土的質量要求。（1）商品混凝土進場時應有供方提供的每一運輸車預拌混凝土的發貨單。（2）運送時，運輸車應保持混凝土拌合物均勻性，不應產生分層離析現象。（3）商品混凝土每車進入現場時，試驗員都要對其進行塌落度的測量，以符合配合比設計要求，并認真核對商品混凝土出槽后歷時數，確保不致超過初凝時間才允許使用。（4）水泥進場時，應有出廠合格證或試驗報告，砂、石等材料應符合設計要求。（5）澆筑前應對模板澆水濕潤。
4.2 混凝土澆筑程序。梁板和柱混凝土澆筑，先澆筑柱的混凝土，待梁、板模支好、鋼筋綁扎好后，再澆筑梁、板混凝土。梁與柱的水平施工縫留置在梁底下5cm位置處。梁板混凝土澆筑按劃分的施工縫連續澆筑。如因特殊情況（如停水、暴雨等），其施工縫按規范可以留置在次梁跨中三分之一的范圍內，并留成垂直縫。
4.3 混凝土振搗要求。混凝土搗固除樓板采用平板式振動器外，其余柱、梁構件均采用插入式振動器。每一振點的振搗延續時間，應使混凝土表面呈現浮漿和不再沉落；插入式振搗器的移動間距不宜大于其作用半徑的1.5倍，振搗器與模板的距離，不應大于其作用半徑的0.5倍，并避免碰撞鋼筋、模板等，注意要快插慢拔，不漏點，上下層混凝土搭接不少于50mm，平板振動器移動間距應保證振動器的平板能覆蓋已振實部分的邊緣。嚴格控制振搗時間，防止砼離析。豎向構件澆搗后應及時清除上部乳漿。
4.4 混凝土施工縫處理。在施工縫處繼續澆筑混凝土時，已澆混凝土的強度（抗壓）不應小于1.2N/mm2；在已硬化的混凝土表面上，清除水泥薄膜和松動的石子以及軟混凝土層，并加以充分濕潤和沖洗干凈，且不得積水；在澆筑混凝土前，宜先在施工縫處鋪一層水泥漿或與混凝土內成分相同的水泥砂漿；混凝土應細致搗實，使新舊混凝土緊密結合。
4.5 混凝土的找平及養護。（1）樓地面混凝土澆筑前，在柱處彈出標高控制線，用平板振動器振搗后，用3～4m雙人刮尺按控制標高刮平，并使用一臺水準儀復測整平；然后用長把拖抹平，保證混凝土面的平整，以便下道工序施工。混凝土水平構件應在收水前后進行2次持平壓實。（2）混凝土應在澆筑完畢后的12h 以內對其進行濕潤麻包覆蓋、18h 后即澆水養護，澆水護養時間不得少于14d。
4.6 混凝土溫度的監控。在澆筑混凝土前，將上端和下端均封閉好的測溫管布置在測溫點的平面位置，并使用測溫組建在套管上進行布置，然后利用熱電轉化的方式監控各個結構部位混凝土的溫度變化情況，收集好相關數據后對數據進行處理和分析。按照混凝土澆筑施工的順序，在同一平面上布置測溫點，本工程分別在各個厚度的承臺基礎上布置了八個溫度測量點，并分別在各個測溫點均布置上、中、下三個溫度測量組件。其中下部溫度測量組件布置在混凝土底部10cm、左右的位置，中部組件布置在混凝土的中間位置，上部溫度測量組件布置在混凝土頂部10cm左右的位置。此工程溫度測量系統設計的巡檢周期為30s，并且保證混凝土內部和微機終端顯示溫度可以同時進行變化，達到了溫度監測要求。此外，工程還安排了工作人員在現場對溫度進行監控，并且要求混凝土升溫至溫度穩定這段時間內，每30min 提交一次監測結果，混凝土溫度進入下降時，每間隔60min提交一次監測結果。當有異常情況出現時，要立即聯系管理人員，并將記錄工作做好。
5 結語
本文結合實際施工案例，對高層建筑基礎承臺大體積混凝土的施工特點進行了分析，并對混凝土施工過程中出現裂縫的原因進行了分析。然后對大體積混凝土的施工技術進行了探討，對整個澆筑過程進行了監控。
參考文獻
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