大體積混凝土冬期施工技術(shù)研究

(太原太工天昊土木工程檢測(cè)有限公司，山西 太原 030024)

引言

在進(jìn)行大體積混凝土施工時(shí)，由于混凝土水化熱較大，施工后混凝土?xí)霈F(xiàn)開裂等危害，這時(shí)應(yīng)采用抗拉強(qiáng)度較高的混凝土，減小混凝土的溫差變化，以減少混凝土出現(xiàn)裂縫的數(shù)量和概率。為減少混凝土出現(xiàn)裂縫[1]，可以采用對(duì)混凝土進(jìn)行保溫、在混凝土中摻入膨脹劑、二次振搗等措施來(lái)減小大體積混凝土中的裂縫，以滿足施工要求，保證工程質(zhì)量。

1 工程概況

某辦公樓建筑高度為49 m，地上12層，地下3層，其中結(jié)構(gòu)上部為框架核心筒結(jié)構(gòu)，下部為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。辦公樓基礎(chǔ)采用伐板基礎(chǔ)，伐板厚度為1.5 m，伐板用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，抗?jié)B等級(jí)為P8。由于伐板基礎(chǔ)屬于大體積混凝土涵蓋之列，因此對(duì)于伐板基礎(chǔ)澆筑采用斜面分層澆筑，每層厚度500 mm。

2 伐板基礎(chǔ)裂縫控制

2.1 技術(shù)路線

大體積混凝土在澆筑時(shí)最容易遇到的問題是混凝土開裂，由于水泥水化熱的影響導(dǎo)致混凝土溫度上升，巨大的溫差效應(yīng)使得混凝土急劇膨脹和收縮導(dǎo)致混凝土開裂，因此通常采用對(duì)混凝土進(jìn)行保溫、提高混凝土的抗拉強(qiáng)度、增設(shè)變形縫等方法進(jìn)行改善和避免。這些方法通常是聯(lián)合使用，其施工效果優(yōu)于單獨(dú)使用的效果。

2.2 溫度控制

(1)對(duì)溫度進(jìn)行控制時(shí)應(yīng)首先選用水化熱較低的膠凝材料，因此該工程采用的是P·O 42.5水泥。

(2)以往的研究發(fā)現(xiàn)，混凝土中每增加10 kg水泥，混凝土溫度就增高1 ℃，同樣每減少10 kg水泥，混凝土溫度就降低1 ℃。因此，可以選用45 d、90 d替代28 d作為抗壓強(qiáng)度值，每m3混凝土可以節(jié)省40～80 kg水泥，并且混凝土溫差將減小4～7 ℃。特別是高層建筑施工工期較長(zhǎng)，對(duì)于基礎(chǔ)來(lái)講荷載是逐步增加的，正常使用時(shí)用的是混凝土的后期強(qiáng)度而非前期強(qiáng)度，因此只要是在正常使用時(shí)應(yīng)考慮到混凝土的后期強(qiáng)度[2]。

(3)在混凝土中加入適量的減水劑不僅能夠減少混凝土用水量，也減少了混凝土中水泥的用量，因此在一定程度上也減少了水化熱的產(chǎn)生。

(4)粉煤灰作為膠凝材料產(chǎn)生的水化熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水泥，在混凝土配合比中使用粉煤灰替代部分水泥可以降低混凝土內(nèi)部溫差。但是，加入粉煤灰后混凝土的強(qiáng)度會(huì)有所降低，因此粉煤灰替代水泥的最佳百分率為30%。

(5)在選用粗骨料時(shí)應(yīng)選用連續(xù)級(jí)配的粗骨料，所配制出的混凝土強(qiáng)度較其他級(jí)配高。選用混凝土的粒徑時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程中最小鋼筋間距和泵口大小等因素來(lái)確定。在攪拌混凝土?xí)r，盡可能選擇粒徑較大的連續(xù)級(jí)配石子，石子粒徑大則所占混凝土的體積也大，使用的水泥量就相應(yīng)減少，因此水化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量也較少，直接提高了混凝土的流動(dòng)性，但在運(yùn)輸和振搗過程中容易導(dǎo)致混凝土離析，因此在使用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行試配，試驗(yàn)合格后方可使用。當(dāng)增大混凝土中石子的粒徑后，每m3混凝土中的水泥用量可以減少15～20 kg，不僅減小了水泥用量，降低了工程造價(jià)，而且減小了水化熱，保證了工程的質(zhì)量[3]。混凝土中采用細(xì)骨料時(shí)應(yīng)選用粗、中砂，砂的比表面積越大則使用的水泥量越大，因此選擇比表面積較小的粗、中砂可以節(jié)省水泥用量。砂的粒徑越小其吸收的水分越多，因此選用粗、中砂可以減少水的用量，降低混凝土的水灰比，提高混凝土強(qiáng)度。

(6)控制混凝土拌合物的攪拌溫度和澆筑溫度，減小混凝土內(nèi)部的溫差變化。特別是冬期施工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土的保溫，減小混凝土的內(nèi)外溫差，加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。混凝土冬期施工時(shí)，應(yīng)將混凝土四周邊角處覆蓋密實(shí)，以免伐板四周被凍害。混凝土出機(jī)時(shí)應(yīng)保證出機(jī)溫度高于15 ℃，澆筑振搗時(shí)應(yīng)保證澆筑溫度高于10 ℃。

(7)伐板基礎(chǔ)進(jìn)行澆筑時(shí)，應(yīng)從下部防水層直接分層澆筑到指定標(biāo)高處，每層厚度500 mm，并且在澆筑過程中控制間隔時(shí)間，即當(dāng)下部混凝土初凝之前進(jìn)行上部混凝土澆筑，并且振搗棒應(yīng)插入下部混凝土50 mm以下，以確保上下層混凝土的有效粘結(jié)。

2.3 控制混凝土強(qiáng)度，延緩散熱時(shí)間

(1)在采取較好的保溫措施后，混凝土的溫差變化減小，使得混凝土內(nèi)部水化反應(yīng)完全，強(qiáng)度提高，裂縫減小，增強(qiáng)了混凝土的使用性能和耐久性。因此，在冬期施工時(shí)，更應(yīng)該注意大體積混凝土的保溫措施[4]。在澆筑完畢，應(yīng)加強(qiáng)混凝土的保濕養(yǎng)護(hù)，保濕養(yǎng)護(hù)可以減小混凝土因表面脫水而產(chǎn)生的干縮裂縫，并且使混凝土內(nèi)部的水化反應(yīng)更加徹底。

(2)通過調(diào)整混凝土的配合比，減少混凝土裂縫的出現(xiàn)。

(3)配制混凝土?xí)r，在混凝土拌合物中加入一定量的混凝土用膨脹劑，補(bǔ)償混凝土因?yàn)樗療岫a(chǎn)生的收縮變形。

(4)混凝土澆筑完畢對(duì)混凝土進(jìn)行二次振搗，二次振搗后的混凝土強(qiáng)度較之前提高，成型后的混凝土產(chǎn)生的裂縫也較少。這是因?yàn)槎握駬v后混凝土中水泥的水化反應(yīng)更加充分，并且在振搗過程中散失了較多的水化熱，排除了混凝土中多余的水分，使得混凝土內(nèi)部水化反應(yīng)更加完全，不僅提高了混凝土的強(qiáng)度，而且增加了混凝土與鋼筋之間的握裹力，減小了混凝土內(nèi)部裂縫的數(shù)量，同時(shí)增加了混凝土的密實(shí)度?；炷翝仓戤呥M(jìn)行二次振搗的關(guān)鍵是要控制好混凝土振搗后重新恢復(fù)到塑形狀態(tài)的時(shí)間，混凝土二次振搗施工人員應(yīng)進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)和考核后方可進(jìn)行施工操作，掌握好二次振搗時(shí)所用時(shí)間和工藝[5]。

(5)混凝土二次振搗之后，對(duì)混凝土進(jìn)行二次抹平，去除混凝土表面產(chǎn)生的裂縫。

2.4 預(yù)防混凝土開裂

預(yù)防混凝土開裂可以采用雙控理論，根據(jù)雙控理論計(jì)算混凝土的溫度變化、混凝土內(nèi)部溫度、表面溫度、收縮變形值、混凝土的彈性模量和收縮應(yīng)力，并且根據(jù)后臺(tái)監(jiān)測(cè)記錄和以往施工經(jīng)驗(yàn)為施工提供參考。

2.5 施工監(jiān)測(cè)

根據(jù)施工后臺(tái)監(jiān)測(cè)記錄混凝土內(nèi)部的溫度變化指導(dǎo)施工，確保施工質(zhì)量。根據(jù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)確定修補(bǔ)裂縫和避免裂縫產(chǎn)生的措施，解決混凝土溫差的問題，最大程度地減少混凝土內(nèi)部和表面裂縫的產(chǎn)生，并增大混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，在大體積混凝土施工時(shí)遇到的最嚴(yán)重的問題就是水泥水化反應(yīng)后形成較多的熱量，這些熱量散失后導(dǎo)致混凝土內(nèi)部形成裂縫，對(duì)混凝土強(qiáng)度和耐久性產(chǎn)生較大的影響。尤其是在冬期施工時(shí)混凝土溫度變化更大，形成較多裂縫的可能性也增大。通?？梢圆捎酶淖兓炷僚浜媳?、使用大粒徑石子和粗中砂、對(duì)混凝土進(jìn)行保溫、控制出機(jī)溫度和澆筑溫度、二次振搗、二次抹平、后臺(tái)監(jiān)測(cè)等方法進(jìn)行控制，以減少混凝土內(nèi)部裂縫的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 方仙梅.大體積混凝土裂縫的分析及防治[J].中國(guó)西部科技，2011，10(10)：20-21.

[3] 王玉嵐，蔣滄如，蘇駿，等.大體積混凝土的溫控監(jiān)測(cè)實(shí)例[J].新型建筑材料，2004(6)：25-27.

[4] 丁慧莉，秦家強(qiáng)，趙濤.大體積混凝土施工時(shí)溫度應(yīng)力控制方法探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009(16)：62,64.

[5] 孟憲禮，王豐娟.大體積混凝土冬期施工技術(shù)應(yīng)用實(shí)例[J].科技信息，2008(33)：525-526.