HCSA在大体积基础筏板施工中的应用

李红，白效良，夏祥文，王昆

（枣庄中兴商品混凝土有限公司，山东　枣庄　277000）

HCSA在大体积基础筏板施工中的应用

李红，白效良，夏祥文，王昆

（枣庄中兴商品混凝土有限公司，山东枣庄277000）

本文介绍了混凝土高性能膨胀剂 HCSA 在枣庄银座商城 C40大体积基础筏板中的应用，通过严密的补偿收缩混凝土配合比设计，精细的现场施工管理，顺利完成了大体积混凝土浇筑，未发现有害裂缝。

HCSA；大体积；温度应力；补偿收缩

1　工程概况

本工程为银座商城薛城店项目，项目地址位于枣庄市薛城区燕山北路与黄河中路交叉口东北角，溪仲中学正南侧。地下车库基础形式为筏板基础，混凝土强度等级 C40，板厚850mm，夏季施工，属于大体积混凝土施工，需要考虑混凝土的温度应力问题。

2　大体积混凝土基础筏板特点[1]

（1）基础筏板体积大，多为超静定结构，受地基约束作用，体表系数小，不易散热，夏季施工受环境温度影响，容易导致裂缝产生。

（2）混凝土单次浇筑方量大，基础筏板多为防水板，需要整体浇筑、连续浇筑，不宜留置施工缝，不宜产生施工冷缝。混凝土内部由于水泥水化放热，尤其在夏季高温环境下，入模温度高加上环境温度也高，水化早期温度上升非常快。并且混凝土导热性能比较差，混凝土内部的热量很难交换到周围环境中，内部温度特别高，而表面混凝土由于与空气接触，在降温段会率先发生温度降低，容易导致使所浇筑的混凝土构件内外形成明显的温差和温度梯度，混凝土内外变形差异而产生温度内应力，内部受压而表面受拉，此时弹性模量较大、徐变较小，正好处在混凝土早期抗裂强度较低的时候，容易产生裂缝。

（3）大体积混凝土基础筏板一般混凝土强度等级比较高，需要的水泥用量大，防水抗渗等级高，需要良好的抗裂性能。目前，地下室发生渗漏的情况非常多，其中基础筏板出现开裂后处理起来十分困难，后果很严重。

（4）工民建的工程建设条件复杂、材料多变，对技术的要求高，在裂缝控制方面，不像道路、水坝混凝土那样，标准中要求采取特殊水泥和复杂冷却技术对裂缝加以控制，目前主要还是依靠采取科学设计、合理构造，选择良好的施工方案，严格控制混凝土制备质量，改进施工措施，加强混凝土养护并建立混凝土温度测试系统来控制裂缝产生。

3　膨胀剂选择

本工程所使用的膨胀剂为天津豹鸣股份有限公司生产的HCSA 膨胀剂，为氧化钙和硫铝酸钙双源膨胀剂，膨胀剂检测结果见表1，膨胀率高、膨胀速率可调是选择该膨胀剂的主要原因。补偿温度收缩需要在降温段提供更多的膨胀才能达到最好的效果，为此，特根据预测混凝土温升进行了膨胀剂矿物组成和细度设计，以期达到最佳的补偿温度应力效果。

表1　HCSA 检测结果

4　补偿收缩混凝土配合比设计

在混凝土施工前，从搅拌站提取原材料进行了补偿收缩混凝土配合比设计，设计目标：（1）混凝土限制膨胀率达到0.04% 以上；（2）尽可能降低水泥用量。最终选择混凝土配合比如表2所示，试验测试结果如表3所示，利用 HR-3混凝土混凝土热物理参数测定仪测得混凝土的绝热温升结果如图1所示。

表2　掺 HCSA 的补偿收缩混凝土配合比

表3　混凝土抗压强度和限制膨胀率结果

图1　混凝土绝热温升试验结果

5　施工关键点

5.1设计方面

温度裂缝控制跟所有的结构裂缝控制一样，需要本着“抗放结合”的原则，合理的设计补偿收缩混凝土的膨胀率和划分温度后浇带，这样“一抗一放”两种手段结合起来，才能达到补偿裂缝控制的目的。另外[2]，还需考虑采取提高混凝土抗拉强度和极限拉伸值，提高混凝土的徐变度，降低混凝土的弹性模量和热膨胀系数，提高混凝土的比热，选择适当的导热系数，降低绝热温升总量，减小温差，从而降低温度应力[2]。

5.2材料方面

混凝土的限制膨胀率需要跟其强度相统一，膨胀率的发展跟强度需要协调一致，膨胀率发展过早会降低强度，强度发展过早会降低膨胀率，通过对膨胀剂的矿物组成和粉磨细度进行选择，选择最能匹配本工程混凝土配合比强度发展的膨胀剂。

5.3施工方面

要防止混凝土开裂。不外乎两点，即提高混凝土的抗裂能力或减小混凝土结构中的应力和变形，从而使两者相适应，使工程既经济又安全。除设计和材料外，还有一个重要方面就是施工措施。施工措施有很多，综合起来可归结为三方面的内容：（1）降低浇筑温度，包括加水、预冷骨料和后冷混凝土等；（2）减小水化热温升，包括水管冷却、簿层浇筑和适当控制间歇期等；（3）调节浇筑块的温度分布，包括减少暴露时间，进行表面保护等。施工措施的选择，应基于大量的实践经验和对现场监测的第一手资料，才能既保证工程质量又节约成本。因此，有关部门规定了对高层建筑的大体积混凝土基础施工必须进行现场温度监测，以便及时采取措施防止混凝土开裂。

6　工程效果

大体积混凝土从浇筑开始，在外界的夏季高温环境以及自身的水化作用下，混凝土的温度场不断发生变化，应力场也发生变化，随着温度的升降，形成温度梯度和温度差，从而产生温度应力。当应力超过混凝土的极限强度，或应变超过混凝土的极限变形值后，混凝土就会产生裂缝，当裂缝扩展到一定程度，结构物就会失去承载能力而破坏，所以要控制混凝土的温度，核心温度与表面温差不能超过25℃。通过对基础筏板的测温，结果如图2所示，温差满足要求，同时在膨胀剂的补偿收缩作用下，工程顺利完成，达到了良好的抗裂效果，未发现有害裂缝。

图2　现场测温结果

[1] 施惠生，王中平．大体积混凝土的温升及控制[J]．混凝土，1996,02：41-44．

[2] 朱伯芳．大体积混凝土温度应力与温度控制[M]．北京：中国电力出版社，1999．

［通讯地址］山东省枣庄市高兴区泰山路北首东500米枣庄中兴商品混凝土有限公司（277000）

Application ofHCSA in the construction of large volume foundation raft

Li Hong, Bai Xiaoliang, Xia Xiangwen, Wang Kun
(Zaozhuang Zhongxing Commercial Concrete Co., Ltd., ShandongZaozhuang277000)

This paper introduces the application of high-performance concrete expansive agent HCSA in Zaozhuang Ginza Mall C40Mass Foundation, massive concrete pouring was successful completed by shrinkage-compensating concrete mix design, no harmful cracks were founded finally.

HCSA; massive; temperature stress; shrinkage compensating

李红（1975－），女，工程师。