建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)探討

獨(dú)陸周

摘要：建筑工程大體積混凝土結(jié)構(gòu)，由外荷載引起裂縫的可能性較小。而由于水泥水化過(guò)程中釋放的水化熱引起的溫度變化和混凝土收縮，因而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，將是其產(chǎn)生裂縫的主要因素。本文通過(guò)建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)的研究，查找出影響大體積混凝土容易出現(xiàn)的質(zhì)量通病為結(jié)構(gòu)裂縫，通過(guò)對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的分析，找出導(dǎo)致裂縫的主要原因是由于水泥水化熱升高使混凝土溫度變化產(chǎn)生的溫度應(yīng)力造成大體積混凝土產(chǎn)生裂縫，針對(duì)性提出建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞：建筑工程，大體積混凝土，施工技術(shù)

一、大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)涵

在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)中，一般現(xiàn)澆的連續(xù)墻式結(jié)構(gòu)、地下構(gòu)筑物及設(shè)備基礎(chǔ)等是容易由溫度收縮應(yīng)力引起裂縫的結(jié)構(gòu)，通稱為大體積混凝土結(jié)構(gòu)。隨著水泥水化反應(yīng)的減慢及混凝土的不斷散熱，大體積混凝土由升溫階段逐漸過(guò)渡到降溫階段。溫度降低，體積收縮。由于混凝土內(nèi)部熱量是通過(guò)表面向外散發(fā)，降溫階段，混凝土表面溫度與中心溫度仍然存在差值，如果過(guò)大，同升溫階段一樣產(chǎn)生表面裂縫，我們看成是結(jié)構(gòu)內(nèi)部的非均勻降溫差將導(dǎo)致表面裂縫?？偟慕禍剡^(guò)程，混凝土體積收縮，同時(shí)，考慮到邊界條件和地基的約束，整體屬于約束收縮。

二、建筑工程大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

（一）水泥水化熱

水泥的水化熱是大體積混凝土內(nèi)部熱量的主要來(lái)源，由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在混凝土內(nèi)部不易散失。澆筑初期，混凝土的強(qiáng)度和彈性模量都很低，對(duì)水化熱引起的急劇溫升約束不大，因此相應(yīng)的溫度應(yīng)力也較小。隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)，彈性模量的增高，對(duì)混凝土內(nèi)部降溫收縮的約束也就愈來(lái)愈大，以至產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗溫度應(yīng)力時(shí)，便開(kāi)始出現(xiàn)溫度裂縫。

（二）外界氣溫變化

大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工期間，外界氣溫的變化情況對(duì)防止大體積混凝土開(kāi)裂有重大影響。混凝土的內(nèi)部溫度是由外界溫度、澆筑溫度、水化熱引起的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)散熱降溫等各種溫度的疊加，而溫度應(yīng)力則是溫差所引起的溫度變形造成的，溫差越大，溫度應(yīng)力也越大；同時(shí)由于大體積混凝土不易散熱，混凝土內(nèi)部溫度有時(shí)高達(dá)80 ℃以上，且延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，因此，應(yīng)研究合理的溫度控制措施，以控制大體積混凝土內(nèi)外溫差引起的過(guò)大溫度應(yīng)力。

（三）混凝土收縮變形

混凝土的拌和水中，只有約20%的水分是水泥水化所必需的，其余80%左右的水都是要被蒸發(fā)的?；炷猎谒嗨^(guò)程中會(huì)產(chǎn)生體積變形，其中多數(shù)是收縮變形，少數(shù)是膨脹變形，取決于所采用的膠凝材料的性質(zhì)?；炷林卸嘤嗨值恼舭l(fā)是引起混凝土體積收縮的主要原因之一，這種干燥收縮變形不受約束條件的影響，若存在約束，即產(chǎn)生收縮應(yīng)力。在大體積混凝土溫度裂縫的計(jì)算中，可將混凝土的收縮值換算成相當(dāng)于引起同樣溫度變形所需要的溫度值，即“收縮當(dāng)量溫差”，以便按照溫差計(jì)算混凝土的應(yīng)力。

三、建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)優(yōu)化策略

（一）大體積混凝土的設(shè)計(jì)構(gòu)造要求

根據(jù)大體積混凝土工程施工的特點(diǎn)，大體積混凝土基礎(chǔ)的工程設(shè)計(jì)除應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范及生產(chǎn)工藝的要求外，宜符合下列要求：

基礎(chǔ)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)宜在C20~C40的范圍內(nèi)選用；利用后期強(qiáng)度f(wàn)60；

基礎(chǔ)的配筋除應(yīng)滿足基礎(chǔ)承載力及構(gòu)造要求外，還應(yīng)結(jié)合大體積混凝土的施工方法(整體澆筑或分層澆筑，泵送混凝土澆筑或非泵送混凝土澆筑等)增配承受因水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力及控制溫度裂縫開(kāi)展的鋼筋，以構(gòu)造鋼筋控制裂縫。

（二）混凝土配合比及其材料

1、當(dāng)大體積混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C20以上時(shí)，經(jīng)設(shè)計(jì)單位同意，可利用混凝土60天的后期強(qiáng)度作為混凝土強(qiáng)度評(píng)定、工程交工驗(yàn)收及混凝土配合比設(shè)計(jì)的依據(jù)。

這樣有利于降低大體積混凝土工程施工中因水泥水化熱引起的溫升，達(dá)到降低溫度應(yīng)力的目的，同時(shí)也節(jié)約施工及保溫養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

2、大體積混凝土配合比的選擇，在保證基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)所規(guī)定強(qiáng)度、耐久性等要求和滿足施工工藝特性的前提下，應(yīng)按照合理使用材料、減少水泥用量和降低混凝土的絕熱溫升的原則進(jìn)行選擇。

3、大體積混凝土配合比的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：

(1)混凝土配合比應(yīng)通過(guò)計(jì)算和試配確定，對(duì)泵送混凝土還應(yīng)進(jìn)行泵送試驗(yàn)；

(2)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法應(yīng)按現(xiàn)行的《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》執(zhí)行；

(3)混凝土的強(qiáng)度應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行的《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定：

（三）混凝土表面處理與養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土分段澆筑完畢后，應(yīng)在混凝土初凝之后終凝之前進(jìn)行二次振搗或進(jìn)行表面的抹壓，排除上表面的泌水，用木拍反復(fù)抹壓密實(shí)，消除最先出現(xiàn)的表面裂縫。在冬期施工的條件下，混凝土抹壓密實(shí)后應(yīng)及時(shí)覆蓋塑料薄膜，再覆蓋保溫材料(巖棉被、草簾等)。并定期測(cè)定混凝土表面和內(nèi)部溫度。將溫差控制在設(shè)計(jì)要求的范圍以內(nèi)；當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)具體要求時(shí)，混凝土表面和內(nèi)部的溫差不宜超過(guò)25℃。測(cè)量混凝土的溫度，可用普通水銀溫度計(jì)插入預(yù)埋于混凝土之中的測(cè)溫管孔，也可采用電子測(cè)溫儀或熱電偶測(cè)溫技術(shù)。

（四）大體積混凝土的基層處理

當(dāng)大體積混凝土平面尺寸較大，而又不希望留置后澆帶時(shí)，可采取措施，用減小地基對(duì)混凝土的阻力系數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)減小溫度應(yīng)力的目的?？梢詫⒋篌w積混凝土下面的墊層上表面抹平壓光，再涂刷隔離劑，或者在墊層上干鋪一層油氈作為滑動(dòng)層。

四、結(jié)論

對(duì)于大體積混凝土施工中，控制混凝土澆筑塊體因水泥水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的里外溫差及降溫速度，防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫(包括混凝土收縮裂縫)是施工技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題。另外，大體積混凝土的施工技術(shù)，涉及到經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、設(shè)計(jì)、管理、施工等諸多方面。要想保證大體積混凝土的施工質(zhì)量，需要建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、材料供應(yīng)商等單位的綜合管理、科學(xué)組織、合理安排、嚴(yán)格執(zhí)行。

參考文獻(xiàn)：

1 大體積混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用 王大勇 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品 2010/12

2如何控制大體積混凝土的施工質(zhì)量 陳波 黑龍江交通科技 2010/04

3大體積混凝土抗裂縫施工技法淺談 劉軍順 甘肅科技縱橫 2010/03