大体积底板混凝土结构早期裂缝控制
摘 要：本文从介绍大体积底板混凝土结构施工采用SY-K膨胀纤维抗裂防水剂技术，通过完善泵送混凝土配合比设计、混凝土表面处理、混凝土养护等控制措施，从而有效避免在大体积混凝土早期产生裂缝。
关键词：大体积；混凝土；抗裂纤维；膨胀剂；裂缝；控制
1 工程概况
某广场扩建工程建筑面积51363m2，多层钢筋混凝土框架结构。底板厚度为0.8～1.2m，底板长边长106m，短边长78m，混凝土强度等级为C45，留置的后浇带划分为6个板块，最大混凝土一次浇筑单元板块为48m×45m。
2 概念简述
根据GB50496-2009《大体积混凝土施工规范》的解释，本工程底板结构属于大体积混凝土结构。所谓大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中的胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。
大体积混凝土结构的截面尺寸较大，裂缝一般在混凝土浇注短期内形成，此时设计荷载尚未作用于结构体上，因此由外力引起裂缝的可能性较小。对于大体积混凝土结构来说，由于硬化初期水泥和水，水化时放热的作用，使混凝土内部处于升温状态，即水化热很高40～60℃左右。内、外部混凝土温度差变化过程中，各部分的温度变形及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生的温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，混凝土就会出现裂缝。因此，控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度，防止混凝土出现有害的裂缝是施工技术的关键问题。
3 施工方案
本工程要求不仅要制定完善的混凝土施工工艺还要优化配合比降低温度应力。混凝土是一种人造混合材料，成型后的均匀性和密实度是判断其质量好坏的标志，因此，在混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，均会造成混凝土早期裂缝的产生。
加强模板方案设计，完善模板构造。模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑地基下沉，过早拆模等均可能造成混凝土早期裂缝的产生，甚至早期开裂。
强化混凝土的养护，抓住最佳养护时机。混凝土的养护，特别是早期养护与裂缝的形成关系密切。混凝土早期表面干燥，内外温差较大，均容易产生早期裂缝。
钢筋的配置要严格按图施工，位置要正确，保护层如果过大或过小均会导致混凝土裂缝甚至开裂，钢筋间距过大容易引起钢筋间混凝土裂缝的出现，形成开裂。
4 混凝土早期裂缝控制措施
4.1 混凝土配合比设计
（1）选用低水化热、低收缩的P.O.42.5水泥，同时降低水泥用量的方法来降低混凝土的绝对温升值，可以使混凝土浇筑后的内外温差和降温速度控制的难度降低，也可降低保温养护的费用，这是大体积混凝土配合比选择的特殊性。粗骨料最大粒径应满足结构钢筋净间距和混凝土泵送管径要求，必须是连续级配，控制针片状含量不超标。细骨料采用中砂，细度模数严格控制。如此不仅可以有效提高混凝土的可泵性，还可以降低砂率，达到减少混凝土自身收缩的目的。
（2）选用一定比例掺合料替代水泥使用。国内当前用的掺合料主要是粉煤灰，可以提高混凝土的和易性。大大改善混凝土工作性能和可靠性，降低水化热。但掺量不能大于30%。本工程采用掺加量为水泥用量的15%，可降低水化热15%左右。
（3）采用SY-K膨胀纤维抗裂防水剂来优化混凝土配合比，纤维掺加量为0.9kg/m3。SY-K膨胀纤维抗裂防水剂是由硫铝酸盐微膨胀剂、聚丙烯纤维、防水剂、增强剂等多种功能材料复合而成，产品具有微膨胀性能和阻裂纤维的共同优点、同时还具有高抗裂、高抗渗的超叠加效应。纤维的主要作用是当混凝土浇筑到硬化前这一混凝土最脆弱的时期，这时混凝土尚未产生足够的强度抵抗水泥收缩的应力导致微裂缝时，当裂缝发展与纤维相交时，加入的纤维可以部分抵消内部应力，改善裂缝尖端的应力集中，防止裂缝进一步发展。由于加入的纤维呈三维无规则分布，有利于抵消混凝土的塑性收缩。同时无数纤维在混凝土内部形成乱向支撑体系，有效足碍骨料的离析，使混凝土粘聚性好，从而阻止了由于干缩引起的裂缝的产生。
（4）混凝土强度指标设计配合比龄期延长。考虑到建设周期长的特点，在保证基础底板有足够强度、满足使用要求的前提下，采用60d龄期的强度指标作为其混凝土设计强度，这样可以减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土浇筑块体的温度升高。
4.2 混凝土的搅拌和运输
本工程现场设置集中搅拌站，设备先进，自动计量，并对进场各种原材料严格把关。由于纤维在混凝土中分散的均匀程度，对纤维混凝土的力学性能影响很大，因此纤维拌杂在粗骨料中进料，同时采用强制式搅拌机搅拌，并且适当延长搅拌时间，不少于2min。经混凝土运输车运到浇筑地点后，现场取样表明，纤维具有较好的均匀度，且和易性和坍落度等指标均满足要求。
4.3 钢筋保护层控制
钢筋的保护层厚度过薄，对于耐久性不利；过厚会增加开裂宽度和开裂率，所以应根据耐久性要求的最小允许厚度确定。本工程混凝土强度等级为C45，钢筋保护层设计取值为20mm。
4.4 混凝土的浇筑
混凝土浇筑以分层连续浇筑，其层间的间隔时间尽量缩短，必须在前层混凝土初凝之前，将其次层混凝土浇筑完毕。层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间。同时，严格控制混凝土的浇筑速度，一次浇注的混凝土不超过60cm高，以保证混凝土温度均匀上升。严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严防漏振及过振。
4.5 混凝土的养护
一般混凝土在浇筑4～5h左右，水泥水化反应剧烈，出现泌水和水分急剧蒸发现象，如不注意防风、防晒，极易出现塑性收缩裂缝。本工程因冬季施工未采用淋水措施。而采用保温法施工，利用保温材料防止空气侵袭。混凝土的测温采取在混凝土不同部位埋设铜热传感器，通过测温仪测定温度，进行从浇筑到养护期全过程的跟踪和监测，随时了解混凝土内部的温度情况，采取相应的技术措施，确保施工质量。
4.6 后浇带施工
混凝土后浇带对避免混凝土结构的温度收缩裂缝有较大作用，本工程划分后浇带板块有效的克服部分由于温度和混凝土收缩引起的收缩应力。同时本工程底板混凝土采用SY-K硫铝酸盐微膨胀剂、聚丙烯纤维双掺技术，大致可抵消混凝土硬化过程中产生的干缩和水化热冷缩出现的拉应力，减少有害裂缝的出现。
5 结 语
某广场扩建工程大体积底板混凝土施工中，采用SY-K膨胀纤维抗裂防水技术，通过完善泵送混凝土配合比设计、混凝土表面处理、混凝土养护等控制措施，从而有效避免大体积底板混凝土早期裂缝的产生。
参考文献
[1]《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009.
[2]卢娟娟.大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施，农业科技与信息，2008年第20期.