大體積混凝土施工技術(shù)研究

【摘 要】大體積混凝土結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代工程建設(shè)中應(yīng)用廣泛，如高層建筑的底板、大型設(shè)備基礎(chǔ)、大壩橋梁基礎(chǔ)等都是用大體積混凝土澆筑而成的。研究大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工問(wèn)題具有重要工程意義。

【關(guān)鍵詞】混凝土結(jié)構(gòu)；大體積；裂縫

1大體積混凝土施工

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代工程建設(shè)中有著廣泛的應(yīng)用，如高層建筑的底板、大型設(shè)備基礎(chǔ)、大壩橋梁基礎(chǔ)等都是用大體積混凝土澆筑而成的。大體積混凝土由于截面大，水泥用量大，水泥水化釋放的水化熱會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變化，由此形成的溫度應(yīng)力是導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫的主要原因。研究大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工問(wèn)題具有重要工程意義。大體積混凝土施工中為保證此處混凝土施工質(zhì)量我們可以采取以下措施：

1.1混凝土的供應(yīng)

1.1.1施工前通知攪拌站，確保地下室底板施工時(shí)混凝土的連續(xù)供應(yīng)。

1.1.2要求攪拌站根據(jù)氣溫條件、運(yùn)輸距離、混凝土的坍落度損失等來(lái)調(diào)整混凝土的配合比，確?；炷翝仓r(shí)的坍落度能滿足施工要求，保證混凝土的質(zhì)量。

1.1.3由于場(chǎng)區(qū)內(nèi)施工面積較大，在底板混凝土施工階段，我方將派兩名保安負(fù)責(zé)混凝土運(yùn)輸車的場(chǎng)內(nèi)協(xié)調(diào)，確保混凝土運(yùn)輸車及時(shí)進(jìn)出，按序停靠，卸料返回。

1.2降低水泥水化熱和變形

1.2.1選用低水化熱或中水化熱的水泥品種配制混凝土，如礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥等。

1.2.2充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，減少每立方米混凝土中水泥用量。根據(jù)試驗(yàn)每增減10㎏水泥，其水熱化將使混凝土的溫度相應(yīng)升降1℃。

1.2.3使用粗骨料，盡量選用粒徑較大、級(jí)配良好的粗細(xì)骨料；控制砂石含泥量；摻加粉煤灰等摻和料，摻加相應(yīng)的減水劑、緩凝劑，改善和易性、降低水灰比，以達(dá)到減少水泥用量、降低水化熱的目的。

1.2.4在拌和混凝土?xí)r，還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補(bǔ)償收縮，減少混凝土的溫度應(yīng)力。

1.3降低混凝土溫度差

1.3.1選擇較適宜的氣溫澆筑大體積混凝土，盡量避開炎熱天氣澆筑混凝土。夏季可采用低溫水或冰水?dāng)嚢杌炷?，可?duì)骨料噴冷水霧或冷器進(jìn)行預(yù)冷，或?qū)橇线M(jìn)行覆蓋或設(shè)置遮陽(yáng)裝置避免日光直曬，運(yùn)輸工具如具備條件也應(yīng)搭設(shè)避陽(yáng)設(shè)施，以降低混凝土拌合物的入模溫度。

1.3.2摻加相應(yīng)的緩凝型減水劑，如木質(zhì)素磺酸鈣等。

1.4加強(qiáng)施工中的溫度控制

1.4.1在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù)，緩緩降溫，充分發(fā)揮徐變特性，減低溫度應(yīng)力，夏季應(yīng)注意避免曝曬，注意保濕，混凝土施工完12小時(shí)后即用濕麻袋進(jìn)行覆蓋。

1.4.2采取長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，延緩降溫時(shí)間和速度，充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”。

1.4.3加強(qiáng)測(cè)溫和溫度監(jiān)測(cè)與管理，實(shí)行信息化控制，隨時(shí)控制混凝土內(nèi)的溫度變化，內(nèi)外溫度控制在25℃以內(nèi)，基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以內(nèi)，及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施，使混凝土的溫度梯度和濕度不至于過(guò)大，以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)。

1.4.4合理安排施工程序，控制混凝土在澆筑過(guò)程中均勻上升，避免混凝土拌合物堆積過(guò)大高差。

1.5改善約束條件，削減溫度應(yīng)力

采取分層或分塊澆筑大體積混凝土，合理設(shè)置水平或垂直施工縫，或者在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置施工后澆帶，以放松約束程度，減少每次澆筑長(zhǎng)度的蓄熱量，防止水熱化的積聚，減少溫度應(yīng)力。

1.6提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度

1.6.1選擇良好級(jí)配的粗骨料，嚴(yán)格控制其含泥量，加強(qiáng)混凝土的振搗，提高混凝土密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度，減小收縮變形，保證施工質(zhì)量。

1.6.2采取二次投料法，二次振搗法，澆筑后及時(shí)排除表面積水，加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，提高混凝土早期或相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和彈性模量。

1.6.3在大體積混凝土基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)置必要的溫度配筋。在截面突變和轉(zhuǎn)折處，底、頂板與墻轉(zhuǎn)折處，孔洞轉(zhuǎn)角及周邊，增加斜向構(gòu)造配筋，以改善應(yīng)力集中，防止裂縫的出現(xiàn)。

2混凝土抗開裂技術(shù)

提高混凝土抗裂能力，對(duì)保證混凝土工程的施工質(zhì)量至為重要，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混凝土原材選擇、外加劑、配合比設(shè)計(jì)及施工工藝等方面入手，尋求保證混凝土施工質(zhì)量的最佳方法、措施。

2.1 混凝土裂縫控制方法

為了防止裂縫開展，著重從控制溫升，減少溫度應(yīng)力方面采取一系列技術(shù)措施。這些措施不是孤立的，而是相互聯(lián)系相互制約的，施工中結(jié)合工程實(shí)際考慮，合理采用。

2.1.1配合比設(shè)計(jì)

1）水泥選用原則

在混凝土施工中，水化熱引起的溫升較高，降溫幅度大，容易引起溫度裂縫，為此，在施工中選用水化熱較低的水泥及盡量降低單位水泥用量。一般來(lái)說(shuō)水泥用量每增減10kg/m3，溫度也相應(yīng)升降1°C。并充分利用水泥的富余活性及混凝土的后期強(qiáng)度。

2）外加劑

加入粉煤灰，改善混凝土工作性能和可泵性，延長(zhǎng)初凝時(shí)間，便于施工澆筑。另外借助摻加粉煤灰推遲和減少發(fā)熱量、延緩水泥水化熱的釋放時(shí)間、降低溫度升值，減少產(chǎn)生溫度裂縫的趨向。

加入木質(zhì)素磺酸鈣，可以減少混凝土拌合用水（10%左右），節(jié)約水泥（6%左右），從而降低水化熱、減緩水化反應(yīng)速度、推遲初凝時(shí)間、減緩澆筑速度和強(qiáng)度，以利散熱。

3）粗細(xì)骨料

粗骨料級(jí)配要合理，盡量增大骨料粒徑，減少用水量，混凝土的收縮和泌水隨之減少；施工時(shí)加強(qiáng)振搗作業(yè)，石子要求針片狀少，超規(guī)少，顆粒級(jí)配符合篩分曲線要求。

細(xì)骨料采用中、粗砂，避免采用細(xì)砂。中粗砂比細(xì)砂每m3 混凝土減少用水量20～25kg，水泥也相應(yīng)減少2～35kg，從而降低混凝土的干縮。

砂石料含泥量的控制。砂、石含泥量超過(guò)規(guī)定，不僅增加了混凝土收縮，同時(shí)有降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度，對(duì)混凝土的抗裂是十分不利的。

2.1.2控制混凝土的出機(jī)溫度及澆灌溫度

混凝土的出機(jī)溫度影響最大的是石子及水的溫度，砂的溫度次之。因而在氣溫較高時(shí)，為防止太陽(yáng)的直接照射，砂石堆場(chǎng)設(shè)置遮陽(yáng)蓬，必要時(shí)噴射水霧。

2.1.3混凝土施工

混凝土施工分層、分段對(duì)稱連續(xù)澆筑。加強(qiáng)振搗確?；炷恋拿軐?shí)度。

2.1.4養(yǎng)護(hù)

注意保溫保濕養(yǎng)護(hù)。澆筑完后，立即澆水養(yǎng)護(hù)，并蓋上塑料布及草簾子。

2.1.5施工縫處理措施

1）在縱向施工縫中間設(shè)遇水膨脹縫，解決新、老混凝土收縮等因素造成的開裂；

2）在新、老混凝土界面上涂刷粘接材料，增加兩者之間的粘結(jié)力減少結(jié)構(gòu)開裂。

2.2 大體積、大面積混凝土裂縫施工控制

2.2.1工藝特點(diǎn)

1）大體積、大面積混凝土裂縫是大體量混凝土水泥水化熱所產(chǎn)生的溫度收縮變形導(dǎo)致的裂縫，而必須予以控制。

2）采用“綜合溫控措施”為混凝土抗裂提供了依據(jù)。

3）用高效緩凝劑提高泵送混凝土的可泵性和早期強(qiáng)度，從而提高混凝土早期抗裂強(qiáng)度，改善了混凝土的抗?jié)B性、緩凝性，滿足大體積、大面積混凝土施工和技術(shù)要求。

4）采用商品混凝土泵送技術(shù)，保證混凝土燒搗的連續(xù)性。減少了施工工序之間的交叉。降低了施工難度。加快施工進(jìn)度。

2.2.2工藝原理

1）大體積混凝土澆灌過(guò)程中，由于散熱條件差，水化熱積聚造成的溫升，內(nèi)外溫差和降溫引起混凝土體積變化，由于約束的存在不能自由變形而出現(xiàn)了溫度應(yīng)力，溫變應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就出現(xiàn)裂縫，溫度裂縫常是貫穿性的，給結(jié)構(gòu)和使用帶來(lái)危害。在大體積混凝土施工中，通常采用控制水化熱溫升、溫差、降溫梯度，減小約束，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抵抗溫度裂縫的能力來(lái)加以解決。

2）大面積混凝土澆灌過(guò)程中，散熱條件較好，水化熱引起的溫度應(yīng)力影響不大，而硬化過(guò)程中混凝土的收縮則在約束條件下形成收縮應(yīng)力（在大體積混凝土施工時(shí)，折算為“當(dāng)量溫差”考慮），也會(huì)導(dǎo)致裂縫。施工時(shí)常采用優(yōu)化配合比或采用“補(bǔ)償收縮” 混凝土（UEA）或使在硬化過(guò)程中處于潮濕環(huán)境，減少收縮值，以控制裂縫的發(fā)展。

3）大體積混凝土通過(guò)熱工計(jì)算預(yù)測(cè)其中心溫度、降溫梯度當(dāng)量溫差及其溫度應(yīng)力，制定溫控措施。

4）大體積混凝土、大面積混凝土控制溫度（或收縮--當(dāng)量溫差）裂縫的主要途徑是采取優(yōu)化配合比降低混凝土的水化熱和收縮值、改善約束條件、避免應(yīng)力集中的影響和采用保溫蓄熱養(yǎng)護(hù)改善硬化過(guò)程的環(huán)境條件等措施。

2.2.3施工要點(diǎn)

1）合理選用原材料，采用“雙摻法”優(yōu)化配置比設(shè)計(jì)，盡可能降低混凝土的水化熱，并有適宜的早期強(qiáng)度和較好的施工性能，（初凝時(shí)間不少于6h，坍落度控制在12～14cm，保證有良好的可泵性、泌水小、流淌斜度相對(duì)較小等）。

2）在設(shè)計(jì)允許條件下，視工程情況留置后澆帶。減少混凝土的體積，使溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力相應(yīng)減少，抗裂強(qiáng)度得到改善。

3）選擇合理的澆灌工藝，在規(guī)定的區(qū)段內(nèi)保證連續(xù)澆灌。

（A）選擇合理的澆灌路線，按斜面分層推進(jìn)，確定每層的厚度及在初凝之前能被新澆混凝土覆蓋的單位時(shí)間需要入模的混凝土量，確定混凝土供應(yīng)量及必要的設(shè)備投入，防止“冷縫”。

（B）夏季應(yīng)采用降低原材料入機(jī)溫度，混凝土輸送管上加濕草袋覆蓋，噴水降溫等措施，降低混凝土入模溫度。

（C）把握兩次振搗時(shí)機(jī)，消除沉縮裂縫；作好初凝之后終凝之前的表面壓抹消除表面裂紋。消除在降溫階段出現(xiàn)應(yīng)力集中的隱患。

4）采用微機(jī)監(jiān)測(cè)，及時(shí)提供水化熱溫升及內(nèi)外溫差和降溫梯度信息，以便確認(rèn)或調(diào)整施工措施，使混凝土在硬化階段得到良好的保溫蓄熱養(yǎng)護(hù)，以利控制溫度裂縫。

5）大面積混凝土主要是控制收縮應(yīng)力

（A）注意兩次振搗消除沉縮裂縫，大面積混凝土面作好初凝后終凝前的壓抹消除表面裂縫。

（B）墻體澆灌在結(jié)束部位注意抽排浮漿，避免在結(jié)構(gòu)中存在易開裂、低強(qiáng)度、高收縮等薄弱部位。

（C）特別要加強(qiáng)保濕養(yǎng)護(hù)。

結(jié)束語(yǔ)

大體積混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的不斷提高就需要我們不斷的學(xué)習(xí)，本文的研究結(jié)果為大體積混凝土工程的施工提供了方便， 也為進(jìn)一步的研究提供了參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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