建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)

王素卿

（長治市建筑工程總公司 山西長治 046000）

1 大體積混凝土定義

所謂的大體積混凝土，指的是有著較大的幾何尺寸，需要采取一定的措施避免混凝土澆筑中初始水熱化導(dǎo)致裂縫問題的結(jié)構(gòu)都可以成為大體積混凝土。（混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于1m的大體積混凝土，或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土，稱之為大體積混凝土）。

2 大體積混凝土裂縫問題

2.1 水化作用導(dǎo)致裂縫

在初始階段（凝時(shí)間里），混凝土?xí)a(chǎn)生大量的水化熱?；炷翜囟葧?huì)因水泥水化反應(yīng)中產(chǎn)生的大量熱量而升高，水化熱作為主要的熱量來源導(dǎo)致了大體積混凝土內(nèi)部溫度升高。在相應(yīng)試驗(yàn)中得出，500J為每克硅酸鹽水泥釋放的熱量。大體積混凝土有著較大的截面尺寸，在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部不容易散發(fā)大量的水化熱聚集的熱量，從而使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度上升較快。相關(guān)試驗(yàn)中，得出在1～3d內(nèi)，水泥水化熱散發(fā)最多的熱量，這幾天散發(fā)的熱量與總體熱量相比，其占到了一半。在澆筑完成后，內(nèi)部溫度最高是在其后的3～5d。

在升溫階段，混凝土有著較小的彈性模量，因此有著較小的抗拉應(yīng)力，也就只能使得混凝土表面裂縫出現(xiàn)?；炷恋膹椥阅Ａ亢涂箟骸⒖估瓘?qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間推移不斷變大，會(huì)不斷增加對(duì)混凝土降溫收縮變形的約束，從而抗拉應(yīng)力也會(huì)變大。當(dāng)抗拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。

2.2 外部負(fù)荷重導(dǎo)致裂縫

在實(shí)踐中約束會(huì)在各種結(jié)構(gòu)中存在，因此約束也會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)的變形變化，在自由變形就會(huì)收到阻礙，一般將約束條件當(dāng)成阻礙變形的因素。對(duì)此已經(jīng)有著大量的資料進(jìn)行研究，其中也表明了在全約束條件下，溫差與混凝土膨脹系統(tǒng)（數(shù)）的乘積ε=·α為混凝土結(jié)構(gòu)的變形。因此在ε比混凝土的極限拉伸值大時(shí)，裂縫就會(huì)出現(xiàn)。通常10×10-6/℃為混凝土溫度膨脹系數(shù)a，通常在50～100×10-6之間為極限拉伸值，此時(shí)5～10℃就是混凝土內(nèi)外溫差的容許值，但在實(shí)際工程當(dāng)中，混凝土結(jié)構(gòu)的溫差在20～25℃時(shí)，其開裂現(xiàn)象并沒有出現(xiàn)。在相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)主要是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)物處于絕對(duì)自用狀態(tài)，約束并不存在，混凝土徐變與塑性變形也不可能不存在。

在結(jié)構(gòu)物裂縫中有60～70%為非貫穿的表面裂縫。而變形變化導(dǎo)致的自約束應(yīng)力是其開裂的主要原因。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)有著大于或者等于500mm的厚度時(shí)，就會(huì)形成水化熱降溫與收縮的不均勻性，從而自約束應(yīng)力就會(huì)明顯出現(xiàn)，從而混凝土表面開裂的現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)。

2.3 混凝土收縮導(dǎo)致裂縫

混凝土水化作用產(chǎn)生的體積變形稱為自生體積變形。膠凝材料性質(zhì)是影響這種變形的主要因素。而普通水泥混凝土中，膨脹變形較為少見，而收縮變形較為常見。

混凝土有著較為復(fù)雜的收縮機(jī)理，毛細(xì)管引力因混凝土內(nèi)部空隙水蒸發(fā)變化而出現(xiàn)，其是收縮的主要原因。在很大程度上是可以逆轉(zhuǎn)收縮現(xiàn)象的，若是混凝土收縮出現(xiàn)，將其置于水飽和狀態(tài)，使其發(fā)生膨脹，從而原來的體積也可得到很大程度上恢復(fù)。

一般采用“收縮當(dāng)量溫差”來計(jì)算大體積混凝土溫度裂縫，就是通過換算用引起同樣混凝土溫度變形需要的溫度值來表示混凝土的收縮值，從而混凝土的應(yīng)力計(jì)算就可以用溫差來計(jì)算。在大量的研究中，可以證明不能夠忽略混凝土收縮引起的溫度應(yīng)力。

2.4 溫度差導(dǎo)致的裂縫

在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中，為了有效的避免混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)就一定要重視外界氣候氣溫的變化。若是外界溫度較高就會(huì)有著較高的混凝土澆筑溫度。若是外界溫度降低而混凝土降溫幅度增加，尤其是外界氣溫突然降低，就會(huì)使混凝土表面與內(nèi)部的溫差增大，從而溫度應(yīng)力就會(huì)增加，大體積混凝土裂縫現(xiàn)象也就容易出現(xiàn)。水化熱的絕熱溫升、澆筑溫度以及結(jié)構(gòu)物的散熱溫度這三部分疊加形成了混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度，溫差帶來的溫度變形導(dǎo)致溫度應(yīng)力的出現(xiàn)，因此溫度應(yīng)力隨溫差的變化而變化。大體積混凝土有著較大的截面尺寸，其散熱較差，尤其是在高溫的條件下，一般60～65℃為其內(nèi)部溫度，甚至90℃以上的溫度在一些工程中出現(xiàn)，并且這個(gè)溫度持續(xù)的時(shí)間較長。因此必須對(duì)混凝土內(nèi)部溫差進(jìn)行控制，防止溫度應(yīng)力過大，為此本文主要對(duì)混凝土溫度及控制措施進(jìn)行了分析和研究，從這個(gè)方面對(duì)大體積混凝土溫度裂縫進(jìn)行有效的控制。

3 提高建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量的措施

3.1 大體積混凝土的配制

大體積混凝土的配合比并不是固定的，需要根據(jù)建筑工程的實(shí)際設(shè)計(jì)需求，并且結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件進(jìn)行合理的確定。施工單位對(duì)于影響大體積混凝土配比的各種因素要進(jìn)行全面的考慮，嚴(yán)格把控大體積混凝土的配合比。具體的配制要點(diǎn)如下：①粗骨料注意連續(xù)級(jí)配，細(xì)骨料盡量選擇中砂；②選擇水化熱較低的水泥，例如熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸等；③根據(jù)工程的實(shí)際需求，適當(dāng)?shù)逆I入減水劑，從而減少混凝土的用水量。

3.2 混凝土的運(yùn)輸

在進(jìn)行混凝土的裝料之前應(yīng)該盡量排出商混車罐內(nèi)的積水；在混凝土的運(yùn)輸過程中，應(yīng)該盡量將混凝土攪拌罐控制在3～6r/min的速度，避免運(yùn)輸過程中出現(xiàn)混凝土的不均勻性以及離析狀態(tài)。如果在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)了離析應(yīng)該進(jìn)行快速的攪拌，攪拌時(shí)間控制在120s以上；如果即使采取了快速攪拌仍然無法將混凝土拌合物的工藝性能進(jìn)行有效恢復(fù)，則不能將混凝土澆筑以及入模工作，應(yīng)該將混凝土選作另外的應(yīng)用方式。按照施工區(qū)段進(jìn)行有效劃分，一次澆筑最大混凝土澆筑量在6408m3。

3.3 混凝土澆筑與振搗

（1）首先，應(yīng)當(dāng)充分?jǐn)嚢杌炷痢?/p>

（2）在澆筑過程中，盡量保證其連續(xù)性，從而保證澆筑效果。水平澆筑是常用的澆筑方式。澆筑方形以長向?yàn)橹?，澆筑面以短向?yàn)闇?zhǔn)，澆筑大約需要25～30cm左右的厚度，將每次澆筑的體積控制在大約66m3左右。澆筑的時(shí)間和速度受到飽和能力高低的決定，衡量澆筑速度中，通常將其控制在每層3h左右澆筑時(shí)間。工程師應(yīng)當(dāng)對(duì)混凝土澆筑的位置、布料點(diǎn)等進(jìn)行合理設(shè)置，通常港大體積混凝土澆筑施工需要布置八個(gè)點(diǎn)?；炷恋恼駬v方案應(yīng)當(dāng)合理設(shè)計(jì)，充分把我號(hào)振搗深度、寬度，一般將振搗深度控制在5～15cm之間。

（3）在澆筑混凝土?xí)r要注意做好溫度控制，一般控制在13～30℃之間。由于大體積混凝土澆筑中溫度裂縫比較常見，所以夏季要做好灑水降溫處理，如果日照過于強(qiáng)烈還要做好遮陽措施。

3.4 大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)

超高層建筑大體積混凝土澆筑作業(yè)完成后，混凝土?xí)M(jìn)行自我伸縮，從而提高自身的強(qiáng)度，不過這個(gè)過程需要采取合理的養(yǎng)護(hù)措施，才能夠保證大體積混凝土施工完成后的質(zhì)量。在大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)中，要根據(jù)超高層建筑工程的規(guī)模和澆筑面積確定混凝土灑水養(yǎng)護(hù)的次數(shù)和時(shí)間，如果有必要可以在混凝土表面覆蓋一層薄膜紙，起到防護(hù)的作用。同時(shí)在養(yǎng)護(hù)期間要禁止人員及設(shè)備從混凝土上方通過，以免造成混凝土的損壞。

4 結(jié)語

施工企業(yè)也要不斷提高自身的施工水平，不斷引進(jìn)新技術(shù)以及先進(jìn)的管理理念方法，提高大體積混凝土的施工技術(shù)水平，在施工中加強(qiáng)管理，有效的解決目前超高層建筑大體積混凝土中的問題，從而提高超高層建筑工程的整體施工進(jìn)度和質(zhì)量，是我國建筑行業(yè)技術(shù)以及管理水平能夠得到長遠(yuǎn)的進(jìn)步和發(fā)展。

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