大體積混凝土施工技術(shù)淺析

陳 峰

0 引言

現(xiàn)代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等。它主要的特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)厚實(shí)，體積大，表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時，會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用，所以必須從根本上分析它，來保證施工的質(zhì)量。日本建筑學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)(JASS5)規(guī)定:“結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在80 cm以上，同時水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土。”JGJ/T 55-96普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程規(guī)定:“混凝土結(jié)構(gòu)物中實(shí)體最小尺寸大于或等于1 m的部位所用的混凝土。有時斷面不大，但由于所使用水泥的水化熱較大，也應(yīng)該按大體積混凝土考慮?！?/p>

本文以防治大體積混凝土的裂縫為出發(fā)點(diǎn)，對大體積混凝土施工技術(shù)進(jìn)行初步的分析。

1 大體積混凝土施工產(chǎn)生的裂縫及原因

大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫按深度不同，分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫，其危害性最為嚴(yán)重。

產(chǎn)生裂縫的主要原因為:水泥水化熱、外界氣溫變化和混凝土的收縮。

1.1 干縮裂縫

干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果?；炷粮煽s主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。

1.2 塑性收縮裂縫

塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。產(chǎn)生的主要原因為:混凝土在終凝前幾乎沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過快，使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強(qiáng)度又無法抵抗其本身收縮而產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對濕度等等。

1.3 溫度裂縫

溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?；炷翝仓螅谟不^程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大，形成內(nèi)外的較大溫差，較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期，且只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。

1.4 安定性裂縫

安定性裂縫表現(xiàn)為龜裂，主要因水泥安定性不合格而引起。

2 混凝土配合比的優(yōu)化

配合比設(shè)計的基本要求有三點(diǎn):

1)要確?；炷吝_(dá)到設(shè)計強(qiáng)度等級;

2)滿足其他耐久性指標(biāo)達(dá)到規(guī)范要求;

3)滿足現(xiàn)場施工要求，如坍落度、初凝時間等。

在此基礎(chǔ)上再對混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化，一般按以下三點(diǎn)原則進(jìn)行:

1)采用最低膠凝材料和水泥用量的原則。在滿足混凝土可泵性和耐久性指標(biāo)的前提下，盡量降低膠凝材料的總用量及水泥用量，以減少混凝土的水化熱及收縮值;

2)在滿足規(guī)范和設(shè)計要求的前提下盡量適度提高粉煤灰的摻量，降低混凝土的水化熱;

3)最少用水量法則。盡量降低混凝土的水膠比，提高混凝土的密實(shí)度，降低混凝土的空隙率，減少混凝土的收縮。在施工中，應(yīng)及時排出析水或拌制一些干硬性混凝土均勻澆筑在析水處，用振搗器振實(shí)后，再繼續(xù)澆筑上一層混凝土。

3 大體積混凝土的澆筑

大體積混凝土的施工工藝為:施工準(zhǔn)備→澆筑振搗→泌水處理→表面處理→養(yǎng)護(hù)。其中關(guān)鍵步驟為澆筑振搗和養(yǎng)護(hù)。大體積混凝土澆筑方案應(yīng)根據(jù)整體連續(xù)澆筑的要求、結(jié)構(gòu)物的體型大小、鋼筋疏密、混凝土供應(yīng)條件等具體情況確定，可選擇如下三種方案:

1)全面分層。在整個結(jié)構(gòu)物內(nèi)，采取全面分層澆筑混凝土，做到第一層全面澆筑完畢后，開始澆筑第二層時，已澆筑的第一層混凝土還未初凝，如此逐層進(jìn)行，直至澆筑完成。這種方案適用于結(jié)構(gòu)的平面尺寸不太大的工程，澆筑時宜從結(jié)構(gòu)的短邊開始，沿長邊推進(jìn)。亦可分為兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時進(jìn)行。

2)分段分層?；炷翝仓r，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。這種方案適用于結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長度較大的工程。

3)斜面分層。混凝土從澆筑層的下端開始，逐漸上移，此時向前推進(jìn)的澆筑混凝土攤鋪坡度應(yīng)小于1∶3。這種方案適用于結(jié)構(gòu)物的長度超過厚度3倍的情況。

4 保濕保溫養(yǎng)護(hù)

對于控制大體積混凝土的工程質(zhì)量，養(yǎng)護(hù)是十分關(guān)鍵的工作。保溫養(yǎng)護(hù)的作用:1)減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，減少混凝土表面的溫度梯度，防止產(chǎn)生表面裂縫。2)延長散熱時間，充分發(fā)揮混凝土的潛力和材料的松弛特性。使混凝土的平均總溫差所產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土抗拉強(qiáng)度，防止產(chǎn)生貫穿裂縫。保濕養(yǎng)護(hù)的作用:1)適宜的潮濕條件可防止混凝土表面的脫水而產(chǎn)生干縮裂縫。2)混凝土在潮濕條件下，可使水泥的水化作用順利進(jìn)行，提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度。一般在澆筑完畢后12 h～18 h內(nèi)立即開始養(yǎng)護(hù)。連續(xù)養(yǎng)護(hù)時間不少于28 d或設(shè)計齡期。養(yǎng)護(hù)工作不僅要滿足強(qiáng)度增長的需要，還應(yīng)通過人工的溫度控制，防止因溫度變形引起混凝土的開裂。養(yǎng)護(hù)時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)時氣候條件采取相應(yīng)的措施，測定澆筑后的混凝土表面和內(nèi)部溫度，將溫差控制在設(shè)計要求的范圍內(nèi)。當(dāng)設(shè)計無具體要求時，溫差不超過20℃。當(dāng)混凝土具有足夠的抗裂能力時，不超過25℃。

做好養(yǎng)護(hù)工作，采用蓄水方式進(jìn)行，并在混凝土表面覆蓋一層塑料布，一層麻袋片，同時根據(jù)溫差情況及時對混凝土表面覆蓋厚度進(jìn)行增減?；炷羶?nèi)外溫差及混凝土表面與大氣溫差均不得超過25℃。當(dāng)發(fā)現(xiàn)內(nèi)外溫差達(dá)ΔT=25℃時應(yīng)即刻增加覆蓋，當(dāng)ΔT降至20℃以下時，可拆除部分覆蓋，以加速降溫，如此反復(fù)，應(yīng)注意速率不大于2℃/d。該工程施工完成后，至今尚未發(fā)現(xiàn)有裂縫和漏水現(xiàn)象。

5 施工總結(jié)

對于大體積混凝土的裂縫控制與防治，只要設(shè)計增加構(gòu)造措施，施工單位在澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)做好，混凝土生產(chǎn)廠家從配合比、用水量、骨料、水泥等方面入手，混凝土裂縫能夠在一定程度上得到避免。同時，加強(qiáng)混凝土表面保濕、保溫來減少內(nèi)外溫差是控制裂縫的有效措施。工作人員需要精心設(shè)計、施工，使建筑物、構(gòu)筑物更好地發(fā)揮其社會效益。

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