第39卷第4期2013年2月
文章编号：1009-6825（2013）04-0073-02
SHANXI
山西
ARCHITECTURE
建筑
Vol．39No．4Feb．2013
·73·
建筑基础承台大体积混凝土裂缝机理及控制措施
程
摘
波
（中铁十二局集团建筑安装工程有限公司，山西太原030024）
要：结合工程实例，分析了建筑物基础承台大体积混凝土裂缝形成机理，并通过对其理论分析方法进行研究，提出了大体积混
凝土裂缝控制措施，对类似工程具有一定的借鉴作用。关键词：建筑基础，大体积混凝土，裂缝机理，控制措施中图分类号：TU755．7
文献标识码：A
使混凝土产生热胀，必然就会产生裂缝。
2
1工程概况
某公司办公楼，建筑面积约4万m，属于框架剪力墙结构，地
下2层地上20层，采用桩承台式基础，其承台厚度分别为1．6m，1．8m，2．0m，局部混凝土的厚度达到4．4m，混凝土强度为C40，
3抗渗等级达到S8，混凝土体积达到3600m，在施工工程中设置
主要目的是避免水泥在水化过程中产生的大量热量对结后浇带，
表1
水泥品种
水泥水化热量值［2］
3d314250208146125
水化热量/kJ·kg－1
7d28d
354271229208169
375334292271250
水泥强度等级
42．5
普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥
32．527．527．5
构产生温度应力，从而影响承台混凝土的浇筑和后续养护工作。27．5火山灰硅酸盐水泥
地下车库基础为梁板式筏形基础，筏板厚度为550mm。2．2外界环境温度及湿度
2裂缝机理分析
总结国内外大体积混凝土施工实例可以看出裂缝产生受多种因素共同影响，总的归纳分类为：结构荷载影响和结构变形变化影响。通过对大量实际工程调查可以看出混凝土结构物产生裂缝一般属于变形变化，如温度应力、收缩徐变、不均匀沉降等占80%，而因结构荷载产生的裂缝仅占20%。下面对影响结构裂缝的各种因素进行简单的总结。
［1］
混凝土结构在浇筑过程中，所处的外界环境气候对水泥的水
化热也会产生很大的影响。如果外界温度偏高，会导致浇筑后的混凝土温度也很高。如果外界温度较低（如冬季），混凝土表面温度会骤降，而内部温度仍然很高，这样就会产生温度差，从而产生有水泥水化热、浇筑温度、散热表面裂缝。混凝土在浇筑过程中，
快慢等各种因素影响结构内外总的温差，会产生一定的温度应从而产生裂缝。所以解决高温条件下的内外温差和温度应力力，
是非常重要的。
2．1水泥水化过程产生水化热
混凝土在浇筑过程中，水泥与水及骨料反应会产生大量的水化热，并在内外形成温度差，这样就会造成大体积混凝土产生温度应力，这是产生裂缝的主要原因。
根据测算，水泥在水化过程中产生的热值达到220kJ/kg～400kJ/kg左右，不同品种、不同等级的水泥在水化过程中所产生的热量见表1。
混凝土随着厚度尺寸的逐步增大，内部热量越难散失，散失热量所需的时间越长。当混凝土厚度达到2m时，混凝土中心基内部最高温度可以达到70℃～80℃，这样就会本达到绝热状态，
如果能够进一步细致研究钢筋混凝土构件在各个变化参数条件下受徐变影响的性能，将对我国大体积混凝土浇筑过程中的发挥钢筋更大的作用。裂缝控制有新的理论和试验研究，参考文献：
［1］潘家铮．水工建筑物的温度控制［M］．北京：水利电力出版
2．3收缩变形
大体积混凝土的收缩变形分为塑性收缩、硬化收缩、干缩。
混凝土中水泥水化过程是一个复杂的物理和化学反应过程。在混凝土凝结硬化的过程中大部分水分会散失掉，这样就会引起收缩变形。从混凝土浇筑到混凝土终凝一般需要4h～15h，在这个过程中水泥水化反应很强烈，水分急剧蒸发，而产生失水收缩现象。混凝土的塑性收缩最多可以达到1%，从而使混凝土表面产生无规则的裂缝。
2．4约束条件
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅1990．社，
［2］李潘武，J］．四李慧民．大体积混凝土温度构造钢筋的配置［2005，31（2）：31-35．川建筑科学研究，［3］王铁梦．工程结构裂缝控制［M］．北京：中国建工出版社，
1997．
Ontemperaturecrackcontrolovercast-in-placelargeconcrete
ZHANGLing-kun
DUYun-jing
（LiaochengPlanningandArchitecturalDesignInsituteofShandong，Liaocheng252000，China）
Abstract：Thepaperanalyzesthereasonsforthecracksonlargeconcrete，exploresthemeasuresforthecontrolovertheheatofhydrationoflargeconcreteathomeandabroad，andresearchesthemechanismforthereinforcementlimitingthecracksoflargeconcrete，soastoreducethetem-peraturecracksandpromotethequalityofthecast-in-placeconcrete．Keywords：largeconcrete，crack，temperaturestress，reinforcement
12-04收稿日期：2012-作者简介：程波（1976-），男，工程师
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第39卷第4期2013年2月
山西建筑
混凝土的约束分为两种类型：一种是外约束，主要是指边界条件；另一种是内约束，主要是指混凝土结构内部由于非均匀的温度和收缩变形使结构产生一定的外界约束。大体积混凝土结构因为
因内外温差所引起的温度应力会使混凝土内内外温度差距很大，
部产生应力，当应力超过一定的值时就会出现裂缝。
另外模板与钢筋的相互作用可以减少拉应力，减减少内外温差，
小裂缝的产生。
4）在混凝土浇筑过程中，结构内部放置一定的测温仪器，准确掌握结构内外温度，控制内外温差，防止因温度应力过大产生裂缝。
3理论分析方法
根据大体积混凝土裂缝机理可以得出：
σ（t）=σN（t）+σw（t）
（1）
4．2原材料可控制
水泥：根据现场情况选用中低水化热的秦岭牌P．Q42．5R级普通硅酸盐水泥。
石子：采用粒径为5mm～31．5mm的鹅卵石，含泥量要求小于0．2%。
砂子：中粗砂，含水率w＜6%，含泥量小于1．8%，泥块含量小于0．3%。
HS-掺加料：采用Ⅱ级粉煤灰、Ⅰ型泵送剂和膨胀剂。
配合比：经过大量的室内试验分析比较得出最终配合比见表2。其中，初凝时间为10h，终凝为14h，水灰比0．35。
表2
材料名称用量比/kg·m重量比
－3
若Rf（t）≥σ（t）时，混凝土不会产生裂缝。
Rf（t）为混凝土在t龄期时的抗拉强度；σ（t）为混凝土其中，
浇筑过程中各种因素所产生的开裂应力和；σw（t）为混凝土在整体变形过程中外部约束所产生的应力；σN（t）为混凝土内部质点与表面质点的不均匀变形受到内部约束而产生的应力；σN（t）为混凝土中心温度与表面温度之差ΔT（t）产生的相对变形受到混凝土内部约束引起的应力。其中：
ΔT（t）=Tj+T（t）－Ts（t）－Ta（t）
（2）
T（t）为水泥在水化过程中使得结构产生的绝热温升；Tj其中，
为大体积混凝土结构浇筑温度；Ts（t）为混凝土结构与外界接触表面散失的温度；Ta（t）为外界环境所处温度；σw（t）为混凝土结构内部从最高温度Tmax降至环境温度Th（t）产生的收缩应力，其降温值ΔT'（t）为：
Tj+T（t）－Ts（t）－Td（t）］max－Th（t）|t=t。ΔT'（t）=［
0
基础承台大体积混凝土配合比
中砂
6301．97
石子11233．51
水1650．52
粉煤灰1100．34
膨胀剂400．13
HS-Ⅰ12．20．52
水泥3201
4．3养护工艺
对于本工程承台基础混凝土采用二次压光养护：当基础混凝土浇筑完毕以后，当达到初凝时间后，混凝土表面覆盖一次性塑料膜进行保湿，然后覆盖两层棉毡进行保温。并且实时检查混凝土温度，在夜间温度下降后再加三层棉毡加强保温作用，另外保
养护时间至少28d。温养护至少10d。在养护的过程中要洒水，
1）根据式（1）可知，如果大体积混凝土因各种因素所产生的
［3］
拉应力小于混凝土结构的抗拉强度时，混凝土结构不会产生裂缝。4．4温度控制指标
91大体积混凝土基础施工技术规程，根据YBJ224-确定基础2）根据式（2），式（3）可知，通过降低混凝土结构的总温度应力及控制收缩变形，可以减少大体积混凝土裂缝的产生和发展。
Td（t）为非温度收缩因素产生的收缩当量温度；Th（t）为其中，
外界环境温度；t0为混凝土中心温度降至环境温度的时间参数。
44．1
大体积混凝土裂缝控制措施施工工艺控制措施
承台大体积混凝土的温度控制指标是：
1）基础承台大体积混凝土的内、外温度差为ΔT≤25℃；2）基础承台大体积混凝土内部的降温速率为Vt≤1．5℃/d。
1）工程在选择施工工艺时，分析结构的特殊性，通过采用分
分层施工就是将层浇筑和跳仓施工的方法来避免温度峰值偏大，
承台基础分成若干层施工，使得每一层混凝土在浇筑过程中水泥
水化过程中所产生的水化热峰值错开。另外在电梯井核心筒局部的大体积承台的建设高度达到4．4m，需要大量的混凝土，浇筑时间长，因此采用分层浇筑，并且与电梯井处跳仓进行结合，确保各部分混凝土的浇筑在初凝前完成。
2）在混凝土的拌合过程中，应严格控制水灰比、坍落度，以及在浇筑过程中的入模温度。在振捣过程中，采用定人负责，保证混凝土的密实度。
5结语
通过分析总结大体积混凝土产生裂缝的机理，以及对理论分析方法进行分析，总结影响大体积混凝土裂缝因素，在施工工艺和养护工艺中加以改进保证大体积混凝土的裂缝得以控制。结合具体的工程实例，采用相应的施工工艺及技术措施来减少大体积混凝土裂缝，对以后类似的工程有一定的借鉴作用。参考文献：
［1］王铁梦．工程结构裂缝控制［M］．北京：中国建筑工业出版
1997．社，
［2］王士川．施工技术［M］．北京：冶金工业出版社，2001．
3］朱伯芳．大体积混凝土的温度应力与温度控制［M］．北京：3）对于混凝土的养护时间要求是至少7d，然后才可以拆模，［
1999．中国电力出版社，因为模板有一定的保温作用，特别是木模，保温效果比较好，可以
Onmechanismforcrackslargeconcrete
atarchitecturalbasementcapandcontrollingmeasures
CHENGBo
（BuildingandInstallationEngineeringCo．，Ltd．ofChinaRailway12thBureauGroup，Taiyuan030024，China）
Abstract：Combiningwiththeengineeringexamples，thepaperanalyzestheformationmechanismforcracksonlargeconcreteofbasementcapofbuildings，researchesitstheoreticanalysismethods，andpointsoutthecontrollingmeasuresforlargeconcretecracks，soastoprovidesomerefer-enceforsimilarprojects．
Keywords：architecturalbasement，largeconcrete，mechanismforcracks，controllingmeasures
