摘要：裂缝的控制一直是施工中的难题，尤其是大体积商品混凝土施工中不易散热、内外温差过大导致出现裂缝，甚至会破坏商品混凝土结构。因此，加强对大体积商品混凝土施工裂缝的控制具有重要意义。本文结合某筏板基础大体积商品混凝土工程，在介绍大体积商品混凝土施工裂缝产生机理及原因上，提出了裂缝的控制措施，并取得了较好的裂缝控制效果，为类似工程的施工提供指导。

关键词：大体积商品混凝土；裂缝；产生机理；裂缝控制

随着我国社会经济建设步伐的不断加快，越来越多的建筑应用了大体积商品混凝土，如筏板基础、水利工程大坝等。大体积商品混凝土主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m。它的表面系数比较小，水化热释放比较集中，内部温升比较快。商品混凝土内外温差较大时，会使商品混凝土产生裂缝。如果不进行合理的控制，会影响到大体积商品混凝土结构的耐久性和稳定性。因此，在大体积商品混凝土施工中合理控制商品混凝土温度，采取科学裂缝控制措施是减少裂缝和提高商品混凝土浇筑质量的关键因素。

某建筑工程总建筑面积，其中地下，地上。该建筑基底面积，梁板式筏形基础，厚度为500～900mm，地梁厚1.5m，部分达到1.9m。商品混凝土设计强度C35，抗渗强度P6，筏基部分商品混凝土总浇筑量9800m3。±0.000以下大体积商品混凝土浇筑施工都在冬季进行。

2 大体积商品混凝土裂缝产生机理及原因分析

2.1 筏板基础界定为大体积商品混凝土的理由

JGJ55—2011《普通商品混凝土配合比设计规程》中对大体积商品混凝土进行了解释，描述为：商品混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起商品混凝土内外温差过大而导致裂缝的商品混凝土。美国商品混凝土协会（ACI116R—00）对大体积商品混凝土的解释为：“任意体量的商品混凝土，当其尺寸大到必须采取预防措施控制由于水泥水化热和体积变化以最大限度地减少裂缝时，均可称为大体积商品混凝土”。该工程的筏板基础厚度虽不均匀（500～1900mm），但笔者认为，术语中的“大”给我们很多商品混凝土工程的裂缝控制造成了误解，是否界定为“大体积商品混凝土”，主要应该从水泥水化热引起的内外温差变化和体积变化致使商品混凝土出现有害裂缝来界定，该工程基础商品混凝土浇筑处在冬季施工，商品混凝土内外温差较大，故应界定为大体积商品混凝土。

2.2 裂缝产生的原因分析

大体积商品混凝土产生的裂缝，绝大部分都是温度裂缝，即商品混凝土在硬化期间水泥水化过程中释放的水化热所产生的温度变化和商品混凝土收缩，以及外界约束条件的共同作用产生温度应力和收缩应力，而引起商品混凝土结构出现裂缝。表现为：

式中：ft为商品混凝土抗拉强度；σmax为商品混凝土内最大温度应力。

在冬季进行大体积商品混凝土的施工，环境温度较低，而商品混凝土在经搅拌后温度通常较高，外界气温变化大，极易因内外温差过大出现温度裂缝。根据规范要求：

式中：ΔT为商品混凝土内外温差。商品混凝土约束条件。表现为：

式中：L为建筑物基础大体积商品混凝土的长度；[L]为大体积商品混凝土平均伸缩缝间距。

①水化热产生的裂缝：原材料及添加剂对商品混凝土水化热和变形的影响；商品混凝土浇筑方法对商品混凝土水化热的影响。

②内外温差产生裂缝：后期养护对商品混凝土内外温差的影响。

③约束条件产生裂缝：垫层商品混凝土对基础商品混凝土的约束影响。

该工程大体积商品混凝土筏板基础在施工中主要从以上3个方面对裂缝产生的原因进行了控制。

3 控制裂缝的技术措施

3.1 减少外部约束条件

该工程地基土为粉质黏土，约束很小，实际施工过程中，我们对垫层商品混凝土采用分块（8m×8m）浇筑的方法，块与块中间设置聚苯板分隔条，进一步降低地基对基础的约束。避免基础商品混凝土下部因为约束过大而产生不易察觉的裂缝。

3.2 控制原材料及配比

为满足大体积商品混凝土控制水泥水化热和施工要求，在保证强度的前提下尽量减少水泥用量。商品混凝土组成材料的种类及掺量选择如下：

1）理论上应优先选用低水化热的矿渣水泥，但考虑到抗冻性要求，该工程选用了P.O42.5水泥。为控制水化热过大，单方商品混凝土水泥用量限制在275kg。

2）控制粗细骨料质量：选用5～25连续级配的碎石，含泥量不超过1%；选用细度模数在2.5左右的中砂，含泥量不超过1%。

3）掺用2种和2种掺合料：掺用AN4000聚羧酸系高效减水剂（防冻型），减水率达到32%；掺用膨胀剂UEA，补偿商品混凝土收缩；掺用Ⅱ级粉煤灰，降低水泥用量、降低水化热；掺用S95矿渣粉，降低水化热。通过掺用外加剂和掺合料，有效地减少了水泥用量，与基准相比，可延缓凝结时间8～10h。

4）优化商品混凝土配合比：经试验室多组试配比较，确定该基础商品混凝土配合比（见表1）。经试配确定商品混凝土初凝时间13h，终凝时间14h。

5）商品混凝土抗裂验算

以最不利的第4段为验算对象，根据以往冬季施工经验，入模温度要求控制在15℃左右，相关数据查阅《简明施工计算手册》，计算过程如下：

①商品混凝土水化热绝热升温计算：

式中：T（t）为商品混凝土浇筑后某一时间t的绝热温升值，℃；W为每1m3商品混凝土的水泥用量，kg/m3，该工程为275kg/m3；Q为每1kg水泥的水化热，kJ/kg，该工程为335kJ/kg；c为商品混凝土的比热，取0.96kJ/（kg℃）；ρ为商品混凝土的质量密度，取2400kg/m3；m为与水泥品种、温度有关的振捣时水化热速度系数，取0.42。

根据经验判断，温度裂缝一般出现在第8～12d，故计算第10d和第11d的温度，计算如下： ②商品混凝土内部中心温度计算

式中：Tmax（t）为不同龄期时商品混凝土内部中心最高温度；Tj为商品混凝土入模温度，该工程为15℃；T（t）为商品混凝土浇筑后某一时间的绝热温升值，℃；ξ为商品混凝土不同龄期的升温系数，第10d为0.18，第11d为0.15。

式中：σmax为收缩引起的最大温度拉应力，N/mm2；E为商品混凝土一定龄期时的弹性模量，N/mm2；计算得19748。α为商品混凝土的线膨胀系数，1.0×10-5℃；T为结构计算温度，℃；S为应力松弛系数，按第11d取S=0.46；L为结构长度，该计算段为38000mm；β为与底板厚度及地基水平阻力有关的系数，β=（CX/HE）-2，其中，CX为阻力系数，该工程地基土为C10商品混凝土，取值0.8N/mm3；H为结构厚度，该计算段为1900mm，β=[0.8/（）]-2=2.38×10-4。

参考中国水利水电科学研究院所得抗拉强度与龄期的变化规律，可知C35商品混凝土第10d抗拉强度标准值为ftk=1.8，抗拉强度为ft=1.32。

由计算结果可以推断出，商品混凝土在第10d到11d由于水化热温度产生的温度应力远远小于商品混凝土第10d的抗拉强度，在随后的商品混凝土龄期内，随着内部升温的逐渐减弱，抗拉强度的逐渐增加，将更不易出现裂缝。故在该配比情况下，商品混凝土不会因为水化热引起的温度应力而使结构开裂。

3.3 选择商品混凝土浇筑方法

通过永久变形缝和后浇带的划分，基础共分为14段，根据各段不同的厚度，施工中确定了不同的浇筑方式（见表2）。

实际施工中采用隔仓施工，为消除施工冷缝，要求商品混凝土拌合物初凝时间要大于10h，商品混凝土浇灌的每批覆盖时间控制在6h以内，每个浇筑面配备12台6m3商品混凝土搅拌运输车和2台商品混凝土泵（汽车式），要求每台泵的泵灌量为24m3/h，每台泵的浇筑范围内配备4个振捣棒进行振捣，施工员、质检员各1名进行监督；控制入模温度在15℃以下。要求泵管配备串筒，以防止商品混凝土离析。配备操作工在浇筑部位完成2～3h后对表面进行2次赶光压平，3、4、5段做到“三压三平”，且及时覆盖保温材料。

在整个浇筑过程中，严格执行商品混凝土开盘制度，加强对原材料检验及隐蔽工程验收，严格执行复核制度，加强对生产施工全过程的动态控制。通过周密组织、精细化管理，使得9800m3的商品混凝土顺利的完成了浇筑，得到了好评。

3.4 依据测温监控指导养护

1）养护方法。养护采用覆盖保温的方法，用1层塑料布和2层阻燃草帘覆盖保温。根据同类工程的经验，此种覆盖保温养护方法可相当于2m厚商品混凝土的等效厚度，从而使商品混凝土表面温度与大气温度相差20～25℃。这种保温方法既可以减少商品混凝土表面热量扩散，降低商品混凝土表面的温度梯度，防止产生表面裂缝；又可以延长商品混凝土散热时间，充分发挥商品混凝土强度潜力和徐变特性，使温差对于商品混凝土产生的拉应力小于商品混凝土工程的抗拉强度，防止产生贯穿性裂缝。另外，现场备用2台热风炮，以便在监测过程中发现温度突变时采取措施，以减小温差。

2）测温监控。此处论述的测温监控仅为对商品混凝土内的温度测试。现场温度监测采用电子温度数据采集装置，其中在第5段共埋设60个测温点，埋深L=950mm的用于测量地梁中心位置的温度，埋深L=100mm的用于测量商品混凝土表面温度，埋深L=1800mm的用于测量商品混凝土底部的温度。商品混凝土浇筑后每隔2h测量1次，浇筑后从第4～7d每隔4h测量1次，在每次测温的同时测大气温度。

对于表面温度和内部温度的差值，应控制在以下范围：

浇筑商品混凝土3d内，ΔT（3）≤20℃

浇筑商品混凝土3d后，ΔT（t）≤25℃

商品混凝土中心温度的降温速度≤1.5℃/d

3）利用测温监测数据指导养护工作实例。在第3段商品混凝土浇筑完成3d后，通过测温数据发现3L13点处表面温度从15.423℃在4h内降到5.121℃。经过现场核查，发现此处梁侧的阻燃草帘被风刮走，现场及时采取了措施。重新覆盖后，监测数据恢复了正常。

4 裂缝控制的实际效果

该工程筏板基础浇筑完成后，经过多次检查，到目前为止未发现裂缝，达到了设计要求。

以第4段测温情况为例，绘出商品混凝土中心温度曲线图，从图2中可以看出，第10d和第11d的中心最高温度略低于计算值，满足抗裂要求。

通过减少外部约束条件、控制原材料及配比，采用科学的施工方法，严格施工管理，积极应用温控施工的新技术，加强测温和养护，是可以控制大体积商品混凝土施工裂缝。实践证明，本工程大体积商品混凝土施工裂缝的控制是有效的，其经验可供类似工程参考。

[1]方海荣；张维丰.大体积商品混凝土温度裂缝的施工技术控制[J].科技资讯，2011年16期

[2]冯伟.筏板基础大体积商品混凝土温度裂缝的控制[J].建筑施工，2012年10期