建筑工程大體積混凝土溫控措施及施工技術(shù)的探討*

王習(xí)輝 王 濤

(青島金沙灘建設(shè)集團(tuán)有限公司 山東 青島 266520)

筆者提到的工程項(xiàng)目為一48 m 的高層住宅建筑,該建筑物含有地上18層,地下2層,以剪力墻作為結(jié)構(gòu)形式。工程中,對(duì)于基礎(chǔ)墊層、筏板基礎(chǔ)、圈梁、構(gòu)造柱、墻柱這幾部分,都需使用混凝土完成施工,所用混凝土的體積較大,容易因溫度控制不佳,而引發(fā)各種裂縫問題,需予以控制,確?；炷羶?nèi)外溫差不超過25 ℃,保障工程質(zhì)量,適當(dāng)延長(zhǎng)工程使用壽命。

1 大體積混凝土測(cè)溫技術(shù)

大體積混凝土施工涉及到眾多因素,如材料特性、施工環(huán)境、溫度變化等。其中,溫度是影響大體積混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在施工過程中,由于混凝土內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)釋放的熱量和外界環(huán)境因素相互影響,混凝土溫度會(huì)發(fā)生劇烈的變化[1]。如果溫度變化超過混凝土所能承受的極限值(如內(nèi)外溫差超過25℃),就會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫、變形等問題,嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。因此,應(yīng)對(duì)大體積混凝土進(jìn)行測(cè)溫,掌握其溫度變化情況,從而采取一定的溫控措施。

1.1 測(cè)溫的目的

為確保測(cè)溫的有序進(jìn)行,施工單位首先要明確測(cè)溫的目的,制定專業(yè)化的測(cè)溫目標(biāo),例如實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大體積混凝土的溫度變化情況、了解混凝土內(nèi)部溫度分布情況、掌握溫度變化規(guī)律等[2]。

1.2 測(cè)溫點(diǎn)的布置

在大體積混凝土施工中,為了全面了解混凝土的溫度變化情況,應(yīng)遵循均勻、有代表性的原則布置測(cè)溫點(diǎn)。具體而言,應(yīng)考慮混凝土的形狀、大小和施工環(huán)境等因素合理布置測(cè)溫點(diǎn)。以混凝土形狀為例,可依據(jù)如下信息進(jìn)行布置:

(1)平面形狀的混凝土:對(duì)于平面形狀的混凝土,可根據(jù)其面積大小確定測(cè)溫點(diǎn)的數(shù)量和位置。在面積較小的混凝土中,可在中心布置一個(gè)測(cè)溫點(diǎn);在面積較大的混凝土中,可根據(jù)需要設(shè)置多個(gè)測(cè)溫點(diǎn),以監(jiān)測(cè)不同位置的溫度變化。

(2)圓筒形混凝土:在筒壁和底部設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)。在筒壁上,根據(jù)高度和周長(zhǎng)設(shè)置多個(gè)測(cè)溫點(diǎn);在底部上,設(shè)置一個(gè)或多個(gè)測(cè)溫點(diǎn),以監(jiān)測(cè)底部溫度的變化。

(3)大體積混凝土:對(duì)于大體積混凝土,由于其體積較大,熱傳導(dǎo)緩慢,需設(shè)置更多的測(cè)溫點(diǎn)來監(jiān)測(cè)溫度變化[3]。

以筆者提到的高層住宅樓建筑為例,施工人員在各平面位置設(shè)置1組測(cè)溫組,一組包括3個(gè)測(cè)溫點(diǎn),分別位于上、下、中部,以基坑外形、應(yīng)力集中部位為依據(jù)考慮平面測(cè)溫點(diǎn)的位置,最終得到的混凝土應(yīng)力、穩(wěn)定溫度與開裂時(shí)間的關(guān)系如圖1所示,該圖的數(shù)據(jù)可為混凝土溫度控制提供依據(jù)。

圖1 混凝土應(yīng)力、穩(wěn)定溫度與開裂時(shí)間的關(guān)系

圖3 混凝土溫度變化曲線

1.3 測(cè)溫技術(shù)

本次工程的測(cè)溫頻次如表1所示。

表1 測(cè)溫頻次

目前常用的測(cè)溫技術(shù)有電阻式溫度計(jì)、熱電偶、紅外線測(cè)溫儀等。這些技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn),應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況,選擇合適的測(cè)溫技術(shù)。

(1)電阻式溫度計(jì):該溫度計(jì)利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化的原理制成,具有測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。電阻式溫度計(jì)需要在澆筑混凝土前預(yù)埋,且需要在澆筑后及時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)整。

(2)熱電偶:利用熱電效應(yīng)原理制成。該方法具有測(cè)量范圍廣、精度高等優(yōu)點(diǎn),需要在澆筑混凝土前埋入預(yù)埋件中,且需要使用補(bǔ)償導(dǎo)線進(jìn)行信號(hào)傳輸。

(3)紅外線測(cè)溫儀:利用紅外線輻射原理制成,具有測(cè)量速度快、非接觸式測(cè)量等優(yōu)點(diǎn),但易受環(huán)境溫度和濕度的影響,需定期進(jìn)行校準(zhǔn)和保養(yǎng)。

2 建筑工程大體積混凝土溫控措施及施工技術(shù)

2.1 優(yōu)選原材料

在建筑工程中,大體積混凝土的溫控措施,首先應(yīng)從原材料的選擇入手。原材料的質(zhì)量直接影響著混凝土的硬化過程和最終性能,因此選擇優(yōu)質(zhì)的原材料是至關(guān)重要的。具體如下:

(1)水泥:在大體積混凝土中,應(yīng)優(yōu)先選用低水化熱的水泥,如粉煤灰水泥、礦渣水泥等。這些水泥在硬化過程中釋放的熱量較少,可以有效降低混凝土內(nèi)部的溫度,減少裂縫產(chǎn)生的可能性。水泥品種及用量對(duì)比如表2所示。

表2 水泥品種及用量對(duì)比

(2)骨料:骨料是大體積混凝土中的主要組成部分,其質(zhì)量對(duì)混凝土的性能也有著重要影響。應(yīng)選擇級(jí)配良好、含泥量低的骨料,以提高混凝土的抗裂性能。同時(shí),骨料的粒徑和比例應(yīng)根據(jù)施工需要進(jìn)行合理配置,以滿足設(shè)計(jì)要求。本工程選用了粒徑5～40 mm,含泥量＜1%,針狀和片狀顆粒＜15%的卵石,細(xì)骨料粒徑＞0.5 mm,含泥量＜3%,細(xì)砂含泥量＜2%。

(3)外加劑:為了改善混凝土的性能,有時(shí)需添加一些外加劑,如緩凝劑、減水劑等[4]。這些外加劑可調(diào)節(jié)混凝土的硬化速度,降低水化熱,提高混凝土的抗裂性能。在使用外加劑時(shí),應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和控制配比進(jìn)行添加。

通過合理選擇原材料,可有效地改善大體積混凝土的性能,降低溫度變化對(duì)混凝土的影響,從而減少裂縫的產(chǎn)生。

2.2 降低混凝土進(jìn)出倉和入模溫度

通過降低混凝土進(jìn)出倉和入模溫度,可有效減小內(nèi)外溫差,防止裂縫的產(chǎn)生。

2.2.1 合理安排混凝土運(yùn)輸和澆筑時(shí)間

在施工過程中,應(yīng)盡量避免在高溫天氣下進(jìn)行混凝土的運(yùn)輸和澆筑。同時(shí),應(yīng)合理安排運(yùn)輸和澆筑時(shí)間,盡量縮短混凝土在倉內(nèi)停留的時(shí)間,加快澆筑速度,以減少溫度升高對(duì)混凝土質(zhì)量的影響。

2.2.2 加冰、加冷水

在混凝土攪拌過程中,可加入冰塊或冷水來降低混凝土的溫度。同時(shí),在運(yùn)輸和澆筑過程中,可采取噴霧等方式對(duì)混凝土進(jìn)行降溫處理,以減小溫度升高對(duì)混凝土的影響。

2.2.3 預(yù)冷骨料和水泥

通過預(yù)冷骨料和水泥,可有效降低混凝土的溫度。在澆筑前,可對(duì)骨料進(jìn)行冷卻處理,或者在水泥中加入冰塊進(jìn)行降溫。這樣可以降低混凝土的入模溫度,減小內(nèi)外溫差,防止裂縫的產(chǎn)生。

2.2.4 控制模板溫度

模板的溫度對(duì)混凝土的溫度也有一定影響。在澆筑過程中,應(yīng)控制模板的溫度在一定范圍內(nèi),避免因模板溫度過高或過低而影響混凝土的溫度變化。

2.3 安裝冷卻水管

本工程方案中,施工人員沿水平方向布置冷卻水管網(wǎng),各水管間距1 m,共設(shè)置4層,4層間各相鄰進(jìn)水口與出水口交錯(cuò)排布,與承臺(tái)上主筋錯(cuò)開。

2.4 制定合理的澆筑方案

在澆筑前,應(yīng)充分了解混凝土的特性和施工環(huán)境,選擇合適的澆筑時(shí)間、澆筑方式和澆筑順序。圖2所示為本工程混凝土溫度變化曲線,可為澆筑方案的制定提供依據(jù):

2.4.1 澆筑時(shí)間

大體積混凝土的澆筑時(shí)間應(yīng)避開高溫、降雨等不利天氣,盡量選擇在溫度較低的早晨或傍晚進(jìn)行。同時(shí),應(yīng)避免混凝土在初凝前受到振動(dòng)影響,確?；炷恋木鶆蛐院兔軐?shí)性。

2.4.2 澆筑方式

大體積混凝土的澆筑可采用全面分層法、斜面分層法或分段分層法等方式,根據(jù)混凝土的厚度、面積等參數(shù),選擇合適的澆筑方式,以確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量。對(duì)于全面分層法,應(yīng)在第一層澆筑完畢,混凝土初凝前澆筑第二層,施工時(shí)沿邊長(zhǎng)逐層進(jìn)行澆筑;對(duì)于斜面分層法,應(yīng)從澆筑層下端開始澆筑,一般更適用于基礎(chǔ)長(zhǎng)度超過厚度三倍的情況;對(duì)于分段分層法,應(yīng)在澆筑一段距離后開始澆筑第二層,依次向前澆筑,適用于混凝土面積、長(zhǎng)度較大的情況。

2.4.3 澆筑順序

在澆筑過程中,應(yīng)按照一定的順序進(jìn)行澆筑,以避免混凝土出現(xiàn)離析、泌水等問題。一般而言,應(yīng)先澆筑深層部分,再澆筑淺層部分,同時(shí)應(yīng)按照一定的方向進(jìn)行澆筑,避免遺漏或重復(fù)澆筑。

2.4.4 振搗在澆筑過程中,應(yīng)加強(qiáng)振搗工作,提升混凝土的密實(shí)度。振搗時(shí),應(yīng)根據(jù)混凝土的厚度和振搗器的類型,選擇合適的振搗方式和振搗時(shí)間,避免出現(xiàn)過振或漏振的情況。

2.4.5 施工縫處理

在澆筑過程中,可能會(huì)因施工需要或施工難度等原因,需要設(shè)置施工縫。對(duì)于施工縫的處理,應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求,確保施工縫的質(zhì)量符合要求。

2.4.6 監(jiān)測(cè)與控制

在施工過程中,應(yīng)對(duì)大體積混凝土的溫度、濕度、變形等進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制。通過分析實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問題,確保大體積混凝土的施工質(zhì)量符合要求。

2.5 制利用混凝土的后期強(qiáng)度

本工程的試驗(yàn)表明,當(dāng)單位體積混凝土內(nèi)部水泥用量出現(xiàn)10 kg的變化時(shí),混凝土溫度會(huì)有1℃的變化,這一現(xiàn)象的出現(xiàn)與水化熱有關(guān)。因此,為將混凝土的溫度變化控制在允許范圍內(nèi),一般應(yīng)將混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度從f28轉(zhuǎn)變?yōu)閒45、f60或f90。

3 結(jié)語

總之,大體積混凝土溫控施工,是建筑工程施工中的重要環(huán)節(jié)。通過優(yōu)選原材料、降低混凝土溫度、制定合理的澆筑方案、采取溫控養(yǎng)護(hù)措施,可以有效解決大體積混凝土中存在的溫度裂縫等問題,提高混凝土的耐久性和穩(wěn)定性。在實(shí)際施工中,應(yīng)充分考慮混凝土的特性和施工環(huán)境,選擇合適的措施,并進(jìn)行科學(xué)合理的施工組織和管理。