大體積混凝土的性能及無(wú)縫施工技術(shù)

賴偉明，陳元春

(1.融興建設(shè)集團(tuán)有限公司湖南分公司，湖南 長(zhǎng)沙 410007；2.融興建設(shè)集團(tuán)有限公司廣西公司，廣西 南寧 530221)

1 大體積混凝土的特征及裂縫成因

大體積混凝土最典型的特征則是體積大，從當(dāng)前建筑發(fā)展情況來(lái)看，其長(zhǎng)寬通常達(dá)到1 m甚至更大。由于表面系數(shù)偏小，加之水泥產(chǎn)生的水化熱現(xiàn)象，此過(guò)程中所釋放的熱量被大量聚集在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，而外部溫度下降較快，隨之產(chǎn)生混凝土裂縫。從成因來(lái)看，大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫通?；诙喾N因素共同作用而產(chǎn)生，但最為主要的原因是溫度應(yīng)力和混凝土的收縮。工程經(jīng)驗(yàn)表明，干縮裂縫的出現(xiàn)概率較大，這與混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)速度差異化有關(guān)：混凝土的外部會(huì)在短時(shí)間內(nèi)損失大量水分，伴隨較明顯的變形；內(nèi)部聚集的溫度需耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間才能散去，變形幅度相對(duì)較小，表面干縮現(xiàn)象極為明顯，但由于混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的約束作用，因而形成較大拉應(yīng)力，最終出現(xiàn)裂縫。從分布特點(diǎn)來(lái)看，干縮裂縫主要以平行線或網(wǎng)狀形居多，集中在混凝土平面處，結(jié)構(gòu)裂縫見(jiàn)圖1。

圖1 大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫

2 無(wú)縫施工方案設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)機(jī)理

限制膨脹率是影響混凝土性能的重要指標(biāo)[1]，為對(duì)其形成準(zhǔn)確認(rèn)知展開(kāi)相關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)表明摻加ZY膨脹劑可在一定程度上改善微膨脹性，對(duì)應(yīng)的膨脹率也會(huì)因摻量不同而發(fā)生變化。在補(bǔ)償收縮混凝土研究中摻入了ZY膨脹劑，連續(xù)澆筑過(guò)程中改變了常規(guī)的后澆帶方式，而是增設(shè)了加強(qiáng)帶，對(duì)廣場(chǎng)底板分塊：由于設(shè)置了后澆帶，因而底板整體被劃分為4塊，由此構(gòu)成4個(gè)澆筑單元；在此基礎(chǔ)上又在塊內(nèi)增設(shè)了加強(qiáng)帶，因此又做了進(jìn)一步細(xì)化，底板被拆分為16塊。膨脹加強(qiáng)帶均設(shè)置為寬2 m的形式，并對(duì)邊緣處采取加固措施(設(shè)鐵絲網(wǎng))，隔絕混凝土向加強(qiáng)帶流動(dòng)。實(shí)際施工中優(yōu)先完成帶外混凝土的澆筑，以實(shí)際進(jìn)度為準(zhǔn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)加強(qiáng)帶時(shí)則轉(zhuǎn)變材料，選擇摻入ZY膨脹劑的混凝土。需注意的是在膨脹作用下將帶來(lái)強(qiáng)度下降的情況，針對(duì)此特點(diǎn)，在膨脹加強(qiáng)帶施工時(shí)，該處的混凝土強(qiáng)度等級(jí)較其他區(qū)域應(yīng)有所提升，并適當(dāng)增加膨脹劑用量，基于上述方式循環(huán)施工最終形成超長(zhǎng)無(wú)縫結(jié)構(gòu)。

2.2 施工技術(shù)措施

優(yōu)化混合料配合比，降低水灰比；底板與墻板保持一致且均為C30 P12；與之不同的是底板，其水灰比為0.47，該指標(biāo)在墻板處則調(diào)整為0.41；關(guān)于墻板坍落度則提出了14～16 cm的要求。基于上述改進(jìn)措施以期減少用水量，達(dá)到緩解混凝土收縮的效果。在混凝土澆筑過(guò)程中以混凝土的狀態(tài)為依據(jù)，在初凝前采取了二次振搗措施，以控制混凝土收縮沉降現(xiàn)象和避免產(chǎn)生裂縫。

以上述為代表的一系列措施極具必要性，是有效控制結(jié)構(gòu)裂縫的關(guān)鍵途徑。除了底板外，房建工程中其他結(jié)構(gòu)所采用的控制方法與之保持一致。根據(jù)房屋無(wú)縫混凝土工藝要求，在頂板澆筑作業(yè)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)早期裂縫的控制?；炷潦湛s裂縫是較為典型的質(zhì)量問(wèn)題，主要出現(xiàn)于混凝土初凝至終凝之間，針對(duì)此特點(diǎn)，優(yōu)化方案中強(qiáng)調(diào)了頂板二次抹壓的重要性，尤為關(guān)鍵的是初凝抹壓操作，此舉可有效避免早期收縮裂縫。關(guān)于大體積混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)，具體見(jiàn)圖2。

圖2 大體積混凝土施工

2.3 房屋混凝土的養(yǎng)護(hù)

房建工程中，底板、墻板與頂板三部分所用的混凝土材料均一致，且摻入了適量ZY膨脹劑。從養(yǎng)護(hù)作業(yè)的角度來(lái)看，首先通過(guò)抹壓的方式處理混凝土，滿足供人員行走的條件后即可進(jìn)入到養(yǎng)生環(huán)節(jié)[2]，首先在混凝土面上鋪麻袋片，全程均采取灑水保濕的養(yǎng)護(hù)手段。以混凝土硬化狀態(tài)為依據(jù)，若持續(xù)3～4 h則可以進(jìn)入到底板、頂板的養(yǎng)護(hù)工作中，在該處筑堰蓄水，水高度維持在3～5 cm，在此過(guò)程中應(yīng)持續(xù)向墻板淋水。上述養(yǎng)護(hù)工作中持續(xù)時(shí)間至少要達(dá)到14天。實(shí)際結(jié)果表明該養(yǎng)護(hù)方式具有可行性，房屋超長(zhǎng)無(wú)縫結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量較為良好。

3 裂縫的防治措施

3.1 控制骨科級(jí)配和含泥量

較合適的是10.40 mm級(jí)配碎石，選用適量中砂，要求其細(xì)度模數(shù)控制在2.80～3.00。所有砂、石材料中，各自的含泥量均要得到合理控制，需在1%內(nèi)且不可摻雜雜物，不可將海砂作為施工材料。

3.2 優(yōu)化配合比

使用級(jí)配優(yōu)良的骨料，為減少水泥用量、降低水化熱，除了確定合適配比外還要摻入適量外加劑，基于上述手段避免混凝土結(jié)構(gòu)存在明顯拉應(yīng)力的問(wèn)題。

3.3 改進(jìn)施工工藝

依據(jù)大體積混凝土的性能，泵送作業(yè)時(shí)要遵循薄層澆筑、有序推進(jìn)的原則，通過(guò)混凝土自然流淌的方式逐步成型，得到斜坡混凝土，此方式的優(yōu)點(diǎn)在于泵送效率較高，無(wú)需頻繁拆除輸送管，且減少了管道沖洗工作量?；炷猎诒盟瓦^(guò)程中經(jīng)一段時(shí)間后將形成坡度，基于此特點(diǎn)選擇2臺(tái)振動(dòng)器并分別將其置于建筑帶前后，具體有：第1臺(tái)所處位置為混凝土出料口，目的在于提升上部混凝土的密實(shí)性；考慮到地層鋼筋分布緊密的特點(diǎn)，將第2臺(tái)設(shè)置在混凝土坡腳處，目的在于提升下部混凝土的密實(shí)性。考慮到混凝土表面水泥漿厚度較大的特點(diǎn)，完成澆筑施工后應(yīng)使用鐵滾筒在該處多次碾壓，經(jīng)此操作后達(dá)到壓實(shí)的效果，避免收水裂縫，此項(xiàng)工作需在混凝土初凝前完成。

3.4 嚴(yán)格控制混凝土入模溫度

季節(jié)也是影響大體積混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，施工時(shí)間以春秋季為宜，此條件下施工可降低入模溫度。若遇到夏季施工環(huán)境，考慮到現(xiàn)場(chǎng)溫度較高的特點(diǎn)必須以合理的方式降低入模溫度，且要避免混凝土遭到暴曬，通過(guò)灑水的方式對(duì)碎石降溫，水泥存放區(qū)要保持通風(fēng)順暢，拌制所用的水可先轉(zhuǎn)入蓄水池中降溫，此舉可避免溫度過(guò)高的情況。

3.5 改進(jìn)施工技術(shù)

除了澆筑作業(yè)后，振搗、抹壓、養(yǎng)護(hù)均是確保施工質(zhì)量的重要途徑。從鋼筋的特性來(lái)看其是熱的良導(dǎo)體，因此，投入使用后易形成明顯的溫度梯度，隨之出現(xiàn)裂縫，應(yīng)加強(qiáng)插筋處的振搗。此外，初凝前完成抹壓作業(yè)可達(dá)到消除初期裂縫的效果；注重早期養(yǎng)護(hù)，基于此方式改善混凝土的力學(xué)性能，使其具有優(yōu)良的抗拉能力。

3.6 加強(qiáng)技術(shù)管理

材料是創(chuàng)建工程實(shí)體的重要部分，應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量檢驗(yàn)。施工中各環(huán)節(jié)都要在技術(shù)方案的指導(dǎo)下完成[3]。及時(shí)檢測(cè)，準(zhǔn)確掌握施工情況并將數(shù)據(jù)記錄好。澆筑時(shí)易產(chǎn)生冷縫，施工人員要給予高度重視，以合理的手段杜絕冷縫。若遇到變截面施工作業(yè)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況作出預(yù)測(cè)尤為關(guān)鍵，應(yīng)確保預(yù)測(cè)結(jié)果的科學(xué)性。

3.7 加強(qiáng)混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)

結(jié)束混凝土澆筑后應(yīng)及時(shí)完成回填。根據(jù)大體積混凝土的性能可采取保溫保濕養(yǎng)護(hù)措施，可達(dá)到預(yù)防裂縫的效果。例如蓄水法則較為典型，可將其應(yīng)用于混凝土施工中，通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)通冷卻循環(huán)水的方式可解決結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度大量聚集的問(wèn)題。或是采取內(nèi)散外蓄技術(shù)，作為一項(xiàng)綜合性養(yǎng)護(hù)方式，可有效降低混凝土升溫現(xiàn)象，其在超厚大體積混凝土中具有較好的應(yīng)用效果。

3.8 加強(qiáng)混凝土的測(cè)溫工作

施工中，準(zhǔn)確且及時(shí)地獲取混凝土溫度情況具有必要性，主要體現(xiàn)在混凝土內(nèi)部、表面兩處。對(duì)此，可將測(cè)溫點(diǎn)設(shè)置在承臺(tái)內(nèi)，各測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)規(guī)格相同的測(cè)溫管，數(shù)量均為2根，分別設(shè)置在承臺(tái)中心(檢測(cè)內(nèi)部溫度)、承臺(tái)表面(檢測(cè)表面溫度)。前期(1～5天)需加強(qiáng)檢測(cè)頻率，以2 h為間隔依次檢測(cè)；后續(xù)將檢測(cè)間隔時(shí)間延長(zhǎng)至4 h。

4 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)縫施工技術(shù)是當(dāng)前房建工程中重要的技術(shù)形式，部分工程項(xiàng)目中已經(jīng)將該技術(shù)應(yīng)用至大體積混凝土施工中，實(shí)際施工效果良好，在施工以及后續(xù)使用中均未出現(xiàn)裂縫。當(dāng)然，其作為一項(xiàng)新型技術(shù)依然值得工程人員深入探索，以不斷提高其應(yīng)用水平。

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