基礎(chǔ)大體積混凝土的施工技術(shù)淺析

摘要:隨著公路建設(shè)的快速發(fā)展，大體積混凝土在公路建設(shè)中的運(yùn)用越來(lái)越多，本文通過(guò)分析大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及其施工方法，并為確保混凝土施工質(zhì)量而制定了一些相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞:大體積混凝土 施工技術(shù)

中圖分類號(hào):TV544+.91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-8209(2009)10-0071-01

近年來(lái)，隨著公路建設(shè)的發(fā)展，大體積混凝土在公路建設(shè)中的運(yùn)用越來(lái)越多，主要是用在大中型橋梁的基礎(chǔ)及樁基承臺(tái)上。其特點(diǎn)為混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度高，單方水泥用量較多，水化熱引起的混凝土內(nèi)部溫度較一般混凝土要大得多，結(jié)構(gòu)斷面內(nèi)配筋較多，整體性要求較高。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大多埋在地下，要求抗?jié)B性能較高。從本人多年的施工和質(zhì)量監(jiān)督經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，混凝土的溫升和溫降與表面系數(shù)有關(guān)，單面散熱的結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在75cm以上，雙面散熱在100cm以上，水化熱引起的混凝土內(nèi)外最高溫差預(yù)計(jì)超過(guò)25℃的混凝土結(jié)構(gòu)，可按大體積混凝土施工。

1 大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

1.1 水泥在水化過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱量

水泥在水化過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱量，每克水泥放出的熱量達(dá)502.42J/g，因而使混凝土內(nèi)部的溫度升高，它在1~3天內(nèi)放出的熱量是總熱量的一半?；炷羶?nèi)部的最高溫度多發(fā)生在澆筑后3~5天內(nèi)，當(dāng)混凝土內(nèi)部與表面溫差過(guò)大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫度變形，溫度應(yīng)力與溫度成正比。而混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土及水泥用量有關(guān)，即混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力也越大，因而引起裂縫的可能性也越大，當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土內(nèi)外的約束力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。因此，防止混凝土出現(xiàn)裂縫的關(guān)鍵就是控制混凝土內(nèi)部與表面的溫差。

1.2 內(nèi)外約束條件的影響

大體積鋼筋混凝土與地基澆筑在一起，當(dāng)溫度變化時(shí)，受到下部地基的限制，因而產(chǎn)生外部約束力?；炷猎谠缙跍囟壬仙龝r(shí)，混凝土的彈性模量小，徐變和應(yīng)力松馳度大，因而壓應(yīng)力較小。但當(dāng)溫度下降，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，若超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，混凝土?xí)a(chǎn)生垂直裂縫?；炷羶?nèi)部由于水泥的水化熱而形成中心溫度高，熱膨脹大，因而在中心產(chǎn)生壓應(yīng)力，在表產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度和鋼筋的約束作用時(shí)，同樣會(huì)產(chǎn)生裂縫。

1.3 外界氣溫變化的影響

混凝土內(nèi)部溫度是由于水泥水化熱的絕對(duì)溫度、澆筑溫度和混凝土的散熱溫度三者的疊加。其中澆筑溫度與外界氣溫有直接關(guān)系。外界氣溫越高，澆筑溫度也越高。當(dāng)溫度下降快，會(huì)大大增加外層與內(nèi)部混凝土的溫度梯度。從而產(chǎn)生溫差和溫度應(yīng)力，使大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。因此控制混凝土表面溫度與外界氣溫溫差，也是防止裂縫的重要一環(huán)。

1.4 混凝土的收縮變形

混凝土的收縮變形包括混凝土的塑性變形、體積變形、干燥收縮和混凝土勻質(zhì)性的影響?；炷林?0%的水分要燕發(fā)，20%的水分是水泥硬化所必需的。隨著混凝土的繼續(xù)干燥而使20%的吸附水逸出，就會(huì)出現(xiàn)干燥收縮。而表面比中心干燥得快，因而在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。

2 基礎(chǔ)大體積混凝土施工方法

某橋梁基礎(chǔ)為樁基承臺(tái)結(jié)構(gòu)，其中一種類型承臺(tái)高度達(dá)4.5m，單個(gè)承臺(tái)混凝土澆筑量達(dá)155m3。由于厚度較大，混凝土澆筑方量較大，為了防止出現(xiàn)混凝土溫度裂縫，采取了分層澆筑留水平施工縫的方法，減少混凝土一次澆筑量。施工安排第一次混凝土澆搗厚度為2.5m，待混凝土初凝后在其表面注水20cm養(yǎng)護(hù)3天;然后再澆搗剩余部分，澆搗厚度2m。由于混凝土分層澆搗，分層面間隔時(shí)間超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間的，在下層分層面預(yù)留Φ16鋼筋，水平間隔40cm，伸入上、下各50cm;地梁與地梁分層面采用Φ12鋼筋，水平鋼筋為50cm，伸入上、下各30cm。

3 為確?；炷潦┕べ|(zhì)量采取了如下措施

(1)泵送混凝土水灰比控制在不大于0.6，混凝土塌落度應(yīng)根據(jù)配合比要求嚴(yán)格控制，塌落度的增加應(yīng)通過(guò)調(diào)整砂率和摻用減水劑解決，嚴(yán)禁在現(xiàn)場(chǎng)隨意加水增加水來(lái)增加塌落度并控制在10-14cm為宜。

(2)大體積混凝土施工前的準(zhǔn)備工作除按一般混凝土施工前，必須進(jìn)行物料、機(jī)具、技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備外，應(yīng)根據(jù)其施工的特殊性做好附屬材料和輔助設(shè)備的準(zhǔn)備工作，如水泵、測(cè)溫設(shè)備等。

(3)攪拌后的混凝土及時(shí)運(yùn)抵澆灌地點(diǎn)并入模澆筑。在運(yùn)送過(guò)程中，要防止混凝土離析、灰漿流失、塌落度變化等現(xiàn)象，如發(fā)生離析現(xiàn)象，必須進(jìn)行人工二次拌和后方可入模。

(4)為了防止混凝土發(fā)生離析，當(dāng)混凝土的自由傾落度超過(guò)2m時(shí)，采用串筒下料。

(5)混凝土采用機(jī)械振搗。振棒的操作要做到“快插慢撥”，在振搗過(guò)程中，宜將振棒上下略有抽動(dòng)，以使上下振動(dòng)均勻。每點(diǎn)振搗時(shí)間一般為20-30s為宜，但還應(yīng)視混凝土表面呈水平不再顯著下沉、不再出現(xiàn)氣泡及表面泛出灰漿為準(zhǔn)。分層澆筑時(shí)，振棒應(yīng)插入下層5cm左右，以消除兩層之間的接縫。振搗時(shí)要防止震動(dòng)模板，并應(yīng)盡量避免碰撞鋼筋、預(yù)埋件等。每完成一段，應(yīng)隨即用鐵鏟攤平拍實(shí)。

(6)混凝土的養(yǎng)護(hù)。為了保證新澆筑的混凝土有適宜的硬化條件，防止在早期由于干縮而產(chǎn)生裂縫，大體積混凝土澆筑后，要在12h內(nèi)加以覆蓋，并蓄水20cm養(yǎng)護(hù)不少于3天。

(7)混凝土測(cè)溫。為了掌握大體積混凝土的溫升和溫降的變化規(guī)律，對(duì)混凝土進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)測(cè)控制。測(cè)溫點(diǎn)的布置要有代表性，沿澆筑的高度布置在底部、中部和表面，垂直測(cè)點(diǎn)間距為80cm左右;平面則布置在邊緣和中間，平面測(cè)點(diǎn)間距取5m。采用預(yù)留孔洞的方法測(cè)溫，一個(gè)測(cè)溫孔只能反映一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。在溫度上升階段(1-3天齡期內(nèi))第2-4h測(cè)一次，溫度下降階段第8h測(cè)一次，同時(shí)應(yīng)測(cè)大氣溫度。測(cè)溫工具選用半導(dǎo)體液晶顯示溫度計(jì)。在測(cè)溫過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度差超25℃時(shí)，若在混凝土溫升階段，要盡量減少覆蓋，盡量讓其降溫;若在混凝土降溫階段，要及時(shí)加強(qiáng)保溫或延緩拆除保溫材料。

(8)大體積混凝土施工，由于混凝土采取分層澆筑，上下層施工時(shí)間間隔較大，因此各澆筑層易產(chǎn)生泌水層，采用泵送混凝土?xí)r尤為嚴(yán)重。為了解決這一問(wèn)題，于是在混凝土分層澆筑面人為做成集水坑，將多余的水分集中后用隔膜泵抽水排出。

(9)分層澆筑時(shí)，上層鋼筋的綁扎，應(yīng)在下層混凝土經(jīng)一定養(yǎng)護(hù)，其強(qiáng)度達(dá)到1.2N/mm2及混凝土表面溫度與混凝土澆筑后達(dá)到穩(wěn)定時(shí)室外溫度之差在25℃以下時(shí)進(jìn)行。

(10)分層澆筑間隔時(shí)間，應(yīng)以混凝土表面溫度降到大氣平均溫度為好，則水化熱溫升的峰值過(guò)后，一般為3-5天。工地采用相隔3天，分2次澆筑完。

(11)大體積混凝土施工時(shí)，模板承受著混凝土的側(cè)壓力及振搗的振動(dòng)力，因此必須保證模板及其支撐體系的可靠性，防止模板產(chǎn)生過(guò)大的變形。在澆搗前必須認(rèn)真檢查，并要充分濕潤(rùn)。