超长超大面积混凝土抗裂防渗技术

超长超大面积混凝土抗裂防渗技术

刘廷雨 1，汪银广 2

中建四局第六建设有限公司，安徽

【摘要】:在超长超大面积混凝土结构施工中，混凝土裂缝是最常见的问题。为了保证结构的安全可靠，减少混凝土开裂，本文结合杭州大会展中心（一期）项目30万平方米地下室施工实践，从结构抗裂防渗优化设计、混凝土结构施工及后期结构安全管理等环节对超长超大面积混凝土结构抗裂防渗技术进行了阐述，以期为今后类似工程施工提供参考。

【关键词】:诱导缝、优化设计、配合比、大体积混凝土、跳仓浇筑

1、引言

随着建造技术的发展，大跨度、大空间结构和超大超长地下室设计得到普遍应用，杭州大会展中心（一期）项目地下室建筑面积30万㎡，基础结构形式为灌注桩、预应力管桩:承台基础，承台厚度为:1200mm、1000mm、1400mm、1800mm不等，基础底板厚度为600mm、700mm、800mm。超长超大面积混凝土结构抗裂防渗技术需从结构特点、混凝土选材、配比及施工、后期结构使用荷载控制等环节进行系统管理，才能达到综合抗裂防渗的效果。

2、工程概况

杭州大会展中心项目位于萧山及钱塘江新区，地上总建筑面积80万㎡，其中地下面积30万㎡，考虑分一期与二期两部分建设。其中一期含8个展厅及登录大厅及部分室外展场。

本工程地下室底板及外墙为超长超大钢筋混凝土结构。地下室底板厚度主要分三部分（600mm、700mm、800mm），绝大部分为600mm厚，靠近外墙处为700mm厚，外墙下部为800mm。大部分承台为1米厚，少部分大于1米后。外墙厚度是400mm。如何保证超长超大面积混凝土结构抗裂防渗效果，是本工程的施工技术难点。

大型建筑由于建筑功能及使用要求，地下室混凝土结构单元长度超过规范建议值较多，要有效提高超长超大面积混凝土结构抗裂防渗能力，需从设计、材料选用、施工及后期管理等方面综合考虑。

3、超大超长地下室混凝土结构设计优化

（1）在混凝土施工中，混凝土强度等级高，会增加水泥用量，从而导致水泥水化热增加使混凝土内部温度过高，造成内外温差过大，引起结构物开裂。因此对于超长超大混凝土结构，应在满足抗弯及抗冲切计算要求下，尽可能采用C20-C35的混凝土，并严格控制膨胀剂掺量。

温度应力计算取值范围：

杭州月平均气温：-4C~38C；温差 420C，地上温度应力计算取正负 20c；地下室受覆土影响，温差较小，取温差 15c进行温度应力计算。

运用有限元法进行温度应力计算，计算结果如下：

根据温度计算结果，加强板配筋，温度应力集中处着重加强采取减少温度裂缝的其他措施：

1）基础底板、首层楼板、梁混凝土采用补偿收缩混凝土，限制膨胀率≥0.015%。

2）楼板、主次梁的通长钢筋应按受拉钢筋的要求，满足钢筋的搭接长度。

3）结构屋顶增加保温隔热的措施，加厚保温层的做法。

4）应尽量选择在低温时段浇筑，浇筑完成后尽快施工建筑外墙及屋顶的保温。

（2）合理设置分布钢筋，尽量采用小直径、密间距布置。本工程地下室底板配筋主要为16/18@150，为保证混凝土抗裂强度，靠近外墙部位底板（板厚700mm、800mm）处增设18@150附加筋。

（3）合理设置诱导缝，在结构外墙内侧易开裂部位设诱导缝，诱导缝位置根据结构受力特征结合后浇带位置进行优化设置，保证温度应力释放。

4、配合比设计优化

混凝土原材料及配合比就决定了混凝土的收缩变形和力学性能，也就决定了在一定的裂缝控制措施下，混凝土是否会发生开裂。所以，合理选择混凝土原材料和优化配合比设计，对材料自身的收缩和抗裂性能实施有效控制，无疑是混凝土结构裂缝控制的最基本途径。

本工程底板及外墙混凝土等级为C30，抗渗等级为P6，由于建筑功能及使用要求，本工程混凝土结构单元长度超过规范建议值较多，设计对混凝土自身抗渗防裂提出了更高的要求，我们主要从两个方面进行了考虑，首先优选原材料，其次优化配合比，以提高混凝土自身的综合抗裂性能。

根据现场施工条件、当地原材料性能、施工时外界环境条件，确定施工所需的混凝土工作性能，主要是混凝土的塌落度与扩展度。混凝土材料控制与配合比设计的原则是在保证抗压强度满足要求的条件下，尽量提高抗拉、抗拆强度，同时从减小水泥用量与用水量两个方面减小混凝土的温度收缩与干燥收缩，根据设计要求使用60天强度。混凝土原材料与配合比要经试配合格，满足所需的强度、施工性能后方可最终确定。主要工作包括：收集当地混凝土地材资料、混凝土地材质量现场检验、混凝土工作性能指标确定、混凝土试配检验。

配合比中材料用量可参考以下数据：

1）对于C30~C40混凝土水泥用量不大于240公斤；

2）单掺粉煤宜为15～20％；

3）C40混凝土胶凝材料总量宜小于390公斤，C30混凝土胶凝材料总量宜小于330公斤；

4）拌和用水量C30~C40混凝土用水量宜不大于170公斤；

5）聚羧酸减水剂，C30～C35用量宜为0.8％，C40宜为1～1.2％；

6）粗骨料用量宜大于1110公斤，细骨料用量宜大于750公斤；

7）楼板混凝土初凝时间控制在5～6小时，终凝时间控制在7～8小时。

8）为减小水化热与干燥收缩配合比有不使有矿渣粉。

要求混凝土入泵坍落度为160～180mm，到浇筑仓面坍落度为140～160mm，同时具有良好的和易性与保水性。

5、施工控制措施

(1)分区施工,跳仓浇筑

本工程以7#展厅为例将地下室底板分15仓，相邻展厅间以伸缩后浇带进行分隔，相邻仓混凝土浇筑间隔时间为7-10天以上，

采取分层、分块浇筑混凝土，合理设置水平或垂直施工缝，或在适当位置设施工后浇带，以放松约束程度，减少每次浇筑长度的蓄热量，防止水化热积聚，减少温度应力。

(2)浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热，混凝土浇筑采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法，保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。根据混凝土泵送时自然形成一个坡度的实际情况，在每个浇筑带的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土出料口，主要解决上部混凝土的振实，第二道布置在混凝土坡脚处，以确保下部混凝土密实。随着浇筑的推进，振动器也相应跟上，以确保整个高度上混凝土的质量。

8结语

混凝土是由多种材料调和而成的混合物，混凝土施工又受到诸多因素的影响，我们通过的科学手段，从设计、供货、施工、使用各环节严格把关，将混凝土的开裂程度控制在合理的范围之内，30万平方米地下室无可见裂缝、无渗漏，为项目结构创优奠定了良好的基础。

参考文献:

[1]混凝土泵送施工技术规程JGJ/T10-2017

[2]混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2015

[3]混凝土结构设计规范GB50010-2010（2015修订版）

[4]混凝土强度检验评定标准GB50107-2010