羅宇偉
(長治市經(jīng)開產(chǎn)融建設(shè)開發(fā)有限公司,山西長治 046000)
隨著我國城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴大,建筑行業(yè)正在朝著高、大、深以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)等方向發(fā)展?;诖吮尘跋?,大體積混凝土在建筑工程中更為常見,尤其是在高層、超高層大型基礎(chǔ)工程已經(jīng)廣泛采用的施工工藝。建筑工程大體積混凝土施工面臨著水化熱問題,若是施工不當(dāng)極易產(chǎn)生裂縫問題,針對此必須加強裂縫控制,保證混凝土構(gòu)件質(zhì)量達(dá)標(biāo)。
根據(jù)《大體積混凝土施工規(guī)范(GB 5049—2012)》定義,混凝土結(jié)構(gòu)物的實體最小幾何尺寸不小于1m,或是預(yù)計可能因膠凝材料水化引起的溫度變化、收縮產(chǎn)生有害裂縫的情況下,則可將其稱為是大體積混凝土。結(jié)合相關(guān)理論與實踐經(jīng)驗,可將建筑工程大體積混凝土工程特點歸納如下:①結(jié)構(gòu)尺寸大,現(xiàn)場澆筑施工難度大、要求高;②大體積混凝土施工中面臨水化熱問題,熱能持續(xù)作用,導(dǎo)致內(nèi)外溫差不斷增大,溫度變化使得結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生不均勻溫度應(yīng)力,一旦超過混凝土主極限拉應(yīng)力,極易產(chǎn)生溫度裂縫。
基于此,在建筑工程大體積混凝土施工時,溫度控制是一大重點問題,必須采取有效控制措施,盡可能避免或減少由于溫度變形所致的裂縫產(chǎn)生,保證建筑整體質(zhì)量可靠。
建筑工程大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生,主要是內(nèi)部水化熱溫度變化產(chǎn)生溫度應(yīng)力,以致于結(jié)構(gòu)發(fā)生變形,進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。現(xiàn)主要針對不同裂縫及其產(chǎn)生原因展開分析:
(1)表面裂縫:主要是內(nèi)部水化熱溫度場變化引起的內(nèi)部約束,加上外部環(huán)境溫度下降,導(dǎo)致混凝土表面冷縮,最終出現(xiàn)裂縫。此種裂縫若是未受到其他內(nèi)外部復(fù)雜因素的影響,通常不會朝著深層發(fā)展,不會形成嚴(yán)重的有害裂縫。
(2)內(nèi)部裂縫:此為一種相對概念,指的是先澆筑大體積混凝土上部表面裂縫,被新澆筑混凝土覆蓋后形成空間意義上的內(nèi)部裂縫,即:裂縫所處位置從表面轉(zhuǎn)為結(jié)構(gòu)內(nèi)部。
(3)深層裂縫:此為表面裂縫受到各種復(fù)雜因素的影響發(fā)展而來,往往是由于復(fù)雜內(nèi)部溫度場導(dǎo)致表面裂縫迅速發(fā)展,形成深層裂縫,且危害相對較大。
(4)基礎(chǔ)貫穿裂縫:此類裂縫對大體積混凝土危害極大,其可能直接切斷混凝土結(jié)構(gòu)。此種裂縫的特點在于大體積混凝土斷面整個受到基礎(chǔ)溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力作用,一旦裂縫產(chǎn)生必然是貫穿裂縫。
(5)微裂縫:正?;炷两Y(jié)構(gòu)均存在微裂縫,受到外力影響可能發(fā)展為宏觀裂縫。
2.2.1 合理選擇原材料
大體積混凝土配制時需充分考慮水化熱、溫升等因素,合理選擇原材料十分重要,具體要點如下:①水泥:選擇普通硅酸鹽水泥等低水化熱的水泥品種,合理控制入機攪拌溫度;②外加劑:選擇聚羧酸高性能緩凝減水劑,合理控制摻入量;③骨料:嚴(yán)格控制砂、碎石含泥量,合理確定外加劑及摻合料,如粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)(一級、二級)與摻量。
2.2.2 控制混凝土出機溫度
大體積混凝土施工過程中,需嚴(yán)格控制混凝土出機、澆筑溫度,具體措施如下:①混凝土拌制前,骨料需堆放陰涼環(huán)境下,做好相關(guān)遮陽、用水噴淋骨料等降溫處理工作;②為保證混凝土入模溫度維持在最佳范圍,可使用低溫水進(jìn)行混凝土攪拌;③炎熱天氣混凝土攪拌過程加入冰塊降溫。通過上述措施可有效降低混凝土出機溫度。
2.2.3 預(yù)埋冷卻水管
此方法主要是在大體積混凝土澆筑前預(yù)埋冷卻水管,完成澆筑作業(yè)后在水管內(nèi)通入冷卻水進(jìn)行內(nèi)部降溫。預(yù)埋冷卻水管法在大體積混凝土裂縫控制中效果顯著,在諸多工程中得到廣泛應(yīng)用,但是也存在一定的不足,如:造價高、施工操作復(fù)雜、管線存在滲漏風(fēng)險。對此,在工程實踐中,需在水管安裝完成而混凝土未澆筑時,對水管進(jìn)行通水試驗,一旦發(fā)現(xiàn)滲水問題及時處理,保證混凝土施工質(zhì)量。
2.2.4 循環(huán)蓄水控制
此方法也是一種有效的控制大體積混凝土裂縫的方法,主要由循環(huán)水管道、砌筑或裝配式調(diào)溫養(yǎng)護(hù)水調(diào)溫槽、混凝土表面蓄水降溫池及管井降水井等組成,具體如圖1所示。此方法主要是利用基坑井點降水與收集的天然雨水對基礎(chǔ)底板進(jìn)行調(diào)溫養(yǎng)護(hù),此方法形成了水資源的循環(huán)利用,符合當(dāng)前保護(hù)生態(tài)環(huán)境、海綿城市建設(shè)要求。
圖1 循環(huán)蓄水控制法組成
2.2.5 保溫材料覆蓋
此方法主要是采用傳統(tǒng)保溫材料對大體積混凝土表面進(jìn)行覆蓋保溫,減少裂縫的產(chǎn)生,主要的保溫材料包括草木編制物、塑料保溫薄膜、鋼木模板等。此種保溫材料價格較低,施工成本低,但是對環(huán)境不夠友好,極易出現(xiàn)污染浪費問題。
本項目總建筑面積150276.54m2,包括3棟主樓與商業(yè)裙房。其中,1#住宅樓地上30層、地下2層,高度98.25m,采用的是框架—剪力墻結(jié)構(gòu);2、3#公寓樓地上26層、地下2層,高度86.45m,采用的是框架—剪力墻結(jié)構(gòu);商業(yè)裙樓地上3層、地下2層,高度22.25m,采用的是框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。本項目3棟主樓的基礎(chǔ)底板均為大體積混凝土,下文以1號住宅樓為例分析了大體積混凝土裂縫控制措施的應(yīng)用。
本項目混凝土原材料選用的是低水化熱P.O 52.5R普通硅酸鹽水泥,摻入礦粉,礦粉摻量為水泥用量的43.0%;碎石粒徑5~31.5mm,含泥量0.4%;中砂細(xì)度模數(shù)2.7,含泥量2.5%;采用II級粉煤灰,摻量為水泥用量的24.0%;外加劑選用的是抗裂泵送劑、低堿混凝土膨脹劑UEA,摻量為水泥用量的3%、16.50%。本工程大體積混凝土分為兩種類型,分別為C40P8抗?jié)B混凝土、C45P8抗?jié)B混凝土,具體配合比如表1所示。
表1 混凝土配合比
3.3.1 混凝土攪拌、運輸溫度控制
本項目基礎(chǔ)底板混凝土澆筑量大,采用強制式攪拌機,嚴(yán)控混凝土原材料溫度,滿足連續(xù)施工需要;基礎(chǔ)底板施工為7月炎熱天氣,運輸車配備遮蓋、灑水措施,有效降低混凝土材料溫度。
3.3.2 混凝土澆筑方法選擇
本項目采用甩槎水平分層、交叉間歇式澆筑方法,完成核心筒位置筏板與外框柱承臺混凝土澆筑,以免產(chǎn)生施工冷縫、溫度裂縫。在大體積混凝土澆筑過程中,嚴(yán)格控制澆筑速度,以免水化熱積聚,減少溫度應(yīng)力;采用二次振搗方法提高混凝土密實度,二次抹面減少混凝土表面收縮裂縫。
3.3.3 混凝土保溫覆蓋
為有效控制大體積混凝土內(nèi)外溫差,本項目在混凝土表面覆蓋1層塑料膜+塑料布+2層棉被,確?;炷帘砻媾c測溫孔上部溫差不大于20℃。此措施還可實現(xiàn)混凝土保濕養(yǎng)護(hù),保濕養(yǎng)護(hù)時間14d,不定期檢查覆蓋完整情況,覆蓋層逐層拆除,混凝土表面與環(huán)境溫差不大于20℃時,方可將保溫覆蓋層全部拆除。
3.3.4 大體積混凝土成品保護(hù)
混凝土初凝而強度未達(dá)1.2MPa時,嚴(yán)禁在混凝土表面堆放材料、施工作業(yè);混凝土初凝而強度達(dá)1.2MPa后,嚴(yán)格遵循限載、限位置原則堆放材料。嚴(yán)格按規(guī)范拆除模板,保護(hù)好混凝土棱角防止受損,或是因強度不達(dá)標(biāo)出現(xiàn)裂縫問題。
綜上所述,大體積混凝土在現(xiàn)代高層、超高層、大體量建筑工程建設(shè)中較為常見,與普通混凝土相比,其受到水化熱影響較大,一旦內(nèi)外部溫差過大,極易引發(fā)裂縫問題。在建筑工程大體積混凝土施工過程中,應(yīng)從混凝土原材料選擇、澆筑以及養(yǎng)護(hù)等工序出發(fā),落實溫度控制、保溫養(yǎng)護(hù)等工作,切實保證混凝土工程質(zhì)量可靠,為打造優(yōu)質(zhì)項目夯實基礎(chǔ)。