大體積混凝土質(zhì)量控制策略分析

張昌波

摘要：大體積混凝土施工質(zhì)量對于整個工程質(zhì)量影響重大，因此有效管控大體積混凝土施工品質(zhì)十分必要。本文對當(dāng)前影響大體積混凝土施工質(zhì)量原因進行分析，并就實際工程提出了有效改善大體積混凝土溫度應(yīng)力、避免開裂提高施工質(zhì)量相關(guān)措施。希望可以為相關(guān)單位提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：大體積;混凝土;質(zhì)量控制;策略分析;

引言

我國在大體積混凝土施工質(zhì)量控制管理依然處于探索階段，包括水化熱的管控、混凝土內(nèi)部溫度分布變化情況研究、大體積混凝土的開裂因素以及預(yù)防開裂措施等均是當(dāng)下需要解決的問題。此次依據(jù)筆者多年相關(guān)工作經(jīng)驗，綜合考量工程設(shè)計、現(xiàn)場施工、質(zhì)量管控等幾個方面，提出相關(guān)應(yīng)對措施。

1.大體積混凝土溫度變化特性分析

實際混凝土內(nèi)部溫度的反應(yīng)情況受制于混凝土自身所儲備的熱能。當(dāng)絕熱環(huán)境下，位于混凝土內(nèi)部的溫度主要包括澆筑時的溫度以及水泥水化時所釋放的溫度。由于環(huán)境溫度在不斷變化，因此對于任何大體積混凝土其內(nèi)部與外部之間均會存在一定溫差，混凝土同時也會與周邊環(huán)境產(chǎn)生熱交換情況。包括環(huán)境溫度、內(nèi)部溫度以及養(yǎng)護的情況等均會使得原本貯存于混凝土內(nèi)部的熱能發(fā)生變化。實際一些大體積混凝土即便在設(shè)計階段其尺寸以及施工階段混凝土內(nèi)外溫差控制接近，但如若結(jié)構(gòu)物的約束條件存在差異，結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力不同，則在該混凝土澆筑完成后存在的開裂形式也會存在較大不同。因此務(wù)必對混凝土內(nèi)部溫度變化規(guī)律建立有效的分析模型。

2.混凝土開裂機理分析

溫差僅是導(dǎo)致混凝土開裂的主要原因之一，除此之外包括干縮應(yīng)力以及鋼筋施工技術(shù)不到位等均有可能進一步引發(fā)混凝土開裂。但就某一方面進行分析實際所得到的結(jié)果勢必存在一定片面性，因此需要結(jié)合可能影響因素進行綜合分析，從而確保最終結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性。下面就干縮應(yīng)力以及鋼筋施工技術(shù)兩方面展開討論。

2.1干縮應(yīng)力造成開裂

在對混凝土進行拆模時，因為結(jié)構(gòu)物外表面失去保護水分，從而使得溫度發(fā)生改變，原本位于混凝土內(nèi)部的各個要素之間的約束關(guān)系逐漸失去，進而產(chǎn)生干縮應(yīng)力，最終導(dǎo)致開裂形成。由于濕度的傳導(dǎo)效率遠低于熱度，因此通常該形式的開裂主要發(fā)生于混凝土的外面表附近。除此之外，如若混凝土未能有效徹底覆蓋，空氣中存在的二氧化碳則會和混凝土表面附近的氫氧化鈣進行反應(yīng)，最終生成碳酸氫鈣。以上兩種因素實際對大體積混凝土所產(chǎn)生的影響并不嚴(yán)重，但實際產(chǎn)生的裂痕相對較多且存在交錯情況，因此在拆模時比較多，容易被發(fā)現(xiàn)。

2.2鋼筋施工技術(shù)不到位

待混凝土徹底澆筑完畢后，部分混凝土可能會沿著鋼筋走向出現(xiàn)剝離以及一些細小裂縫。究其原因主要是鋼筋混凝土施工技術(shù)不達標(biāo)造成的。在混凝土澆筑期間未有構(gòu)建合理的工作平臺，現(xiàn)場作業(yè)人員直接接觸鋼筋，導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)形變，整個混凝土的抗拉能力進一步下降，最終導(dǎo)致大量無規(guī)則以及細小交錯的混凝土裂縫;此外，位于鋼筋外的保護層過小，混凝土極易被碳化，進而使得鋼筋被進一步腐蝕，而實際鋼筋生銹是一個體積慢慢變大的過程，整個過程會使得鋼筋外側(cè)的混凝土發(fā)生巨大的拉應(yīng)力，誘使鋼筋周邊出現(xiàn)開裂;鋼筋之間的距離設(shè)置不合理，當(dāng)間距過大時也有可能造成裂縫。過大的鋼筋間設(shè)置間距，可能造成鋼筋與混凝土粘結(jié)力過小，無法基于該粘結(jié)力將拉力傳遞至整個混凝土中，從而也無法有效的對混凝土回縮以及體積變化進行管控。

3.大體積混凝土施工質(zhì)量管控策略探討

3.1合理設(shè)計混凝土配合比

首先在原材料的選擇上，水泥的使用量對于后期水化熱所釋放的熱量與混凝土的溫度變化情況密切相關(guān)。通常大體積混凝土應(yīng)當(dāng)盡量選用水化熱較低的水泥，包括低熱礦渣硅酸鹽水泥以及中熱硅酸鹽水泥等等，同時對于水泥的用量也應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把控。細骨料可以選用II區(qū)中砂，相較于細砂，中砂可以大大降低水與水泥的用量。泵送允許條件下，粗骨料應(yīng)當(dāng)盡量采用粒徑在5-20毫米左右的連續(xù)級配石子，從而降低混凝土收縮形變。采用粉煤灰技術(shù)進行料的摻和，可以有效降低水化熱的熱量，提高混凝土與易性，此外可以大大增加混凝土后期的輕度，延緩溫升峰值的出現(xiàn)點。減水劑一類的外加劑，如SF-1、膨脹劑等也有一定的效果。相關(guān)研究表明，在混凝土中適當(dāng)?shù)脑黾右徊糠峙蛎泟?，可以使得混凝土?nèi)部膨脹應(yīng)力大大降低，由此可以消除一部分混凝土收縮應(yīng)力情況，大大改善整個混凝土的抗裂強度。

3.2現(xiàn)場溫度管控

首先可以借助計算機技術(shù)對大體積混凝土施工階段的溫度變化與溫差進行動態(tài)實時模擬，從而對未來溫度變化情況進行預(yù)測，以便于相關(guān)措施的落實?；谟嬎銠C的模擬分析，可以有效提供結(jié)構(gòu)隨著厚度方向的溫度變化情況以及混凝土齡期變化的情況，制定混凝土在施工階段規(guī)避開裂的有效措施，對其進行必要的溫度保養(yǎng)。其次，可以在混凝土澆筑方案進行優(yōu)化。降溫梯度以及延緩溫差梯度均是目前較為有效的措施。在澆筑施工前預(yù)先進行計算安排，對澆筑的厚度、寬度以及長度進行綜合分析，前后澆筑的銜接時間順序等也應(yīng)當(dāng)進行合理安排。嚴(yán)格依據(jù)施工技術(shù)要點，對混凝土入模時的溫度以及振搗時間、插入深度與移動距離進行管控，確保振搗的實度，避免漏振與過振情況。施工現(xiàn)場務(wù)必做好協(xié)調(diào)與組織管理工作，科學(xué)合理安排現(xiàn)場人力與物力資源，確保整個施工工作順利進行。在澆筑完成后，有必要對表面較厚的水泥漿進行一定的處理，筒倉在澆筑完成后的3至4小時左右，采用木長刮尺進行刮平，在初凝前在用鐵滾筒進行反復(fù)的碾壓，隨后用木抹子進行壓實搓平處理，從而避免表面出現(xiàn)裂縫，待混凝土澆筑完畢后，應(yīng)當(dāng)立即采取有效的控溫措施。

3.3溫度監(jiān)測與水冷處理

在混凝土的內(nèi)側(cè)以及外側(cè)均設(shè)置多個溫度監(jiān)測點，通過現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)采集設(shè)備進行實時溫度采集處理。對每一測點的溫度變化情況、各個測點的中心點測點和表層測點的溫差情況進行實時收集，并將其作為數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)傳遞至中控設(shè)備進行數(shù)據(jù)的分析，避免混凝土出現(xiàn)裂縫。此外為了可以進一步客觀的反饋溫控的變化情況，可適當(dāng)?shù)脑诓糠只炷翆又蓄A(yù)先敷設(shè)應(yīng)變檢測設(shè)備，對溫度應(yīng)變情況進行有效檢測，應(yīng)變計按照水平方向布置，對水平方向的應(yīng)力情況進行檢測。通水冷卻的措施，主要是指基于薄壁鋼管對一些混凝土澆筑分層中帶設(shè)冷卻管。預(yù)先對冷卻管進行試水處理，避免管道出現(xiàn)漏水以及堵塞情況，依據(jù)混凝土內(nèi)部溫度的實時數(shù)據(jù)，對冷卻管內(nèi)水量以及溫度情況進行管控。

4.大體積混凝土防開裂措施探討

設(shè)計階段應(yīng)當(dāng)對其結(jié)構(gòu)形狀進行合理設(shè)計，從而降低工程數(shù)量，避免水化熱情況。常見比如可以依據(jù)懸索橋錨定受力情況，設(shè)計挖空非關(guān)鍵受力部分的混凝土體積，基于土方壓重方式降低混凝土的結(jié)構(gòu)體積。、

此外大體積混凝土體積往往較大，因此在施工周期上耗費時間較長，根據(jù)結(jié)構(gòu)受力變化的不同可以科學(xué)的判斷出混凝土評定驗收齡期，規(guī)避常規(guī)28天的標(biāo)準(zhǔn)，將其變?yōu)?個月甚至更多天標(biāo)準(zhǔn)。評定驗收齡期應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合混凝土的后期強度變化情況，從而降低設(shè)計的標(biāo)號，降低混凝土水泥用量，以達到降低水化熱的目標(biāo)。

5.結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)速度越來越快，對于工程建設(shè)質(zhì)量要求也越來越高。在工程施工期間，唯有更好的把握施工工藝、嚴(yán)格把控施工材料、完善現(xiàn)場施工管理，依據(jù)現(xiàn)場實際施工條件、氣溫變化情況等，進行科學(xué)合理的綜合設(shè)計才可以有效提高大體積混凝土的施工質(zhì)量，避免出現(xiàn)裂縫以及其它安全隱患。

參考文獻

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