摘要:本文通过介绍大体积混凝土的一般定义、 特点、 裂缝产生的原因以及施工技和工艺,对防止大体积混凝土裂缝提出了相应的控制措施,以确保大体积混凝土的施工质量。 关键词:建筑工程,大体积混凝土,质量控制,施工技术
随着城乡建设事业的发展．城市的高层建筑越来越多， 在大体积混凝土结构施工中， 由大体积混凝土结构的截面尺寸较大， 所以混凝土裂缝的控制是一个很重要的课题。大体积混凝土多用于地下结构。虽然受外界温度变化影响较小.但要求抗渗性较高。因此.控制混凝土的内外温差和温度变形而造成的裂缝.提高混凝土的抗渗、 抗裂和抗侵蚀性能.是大体积混凝土施工的一个关键问题。 裂缝产生的主要原因
1)水泥水化热。
水泥在水化过程中要释放出一定的热量, 而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样的话， 混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。 单位时间内混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关, 并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热,实际上内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初 3 d~5d。
2)气温变化.
大体积混凝土在施工阶段, 它的浇筑温度会随着外界气温变化而变化。 特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土的温差,这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变化而造成的,温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达 60℃~65℃,并且有较长的延续时间。因此,应采取温度控制措施， 防止混凝土内外温差引起的温度应力， 可以在混凝土中埋设水管， 通入冷水降温； 拌和混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度等。
3)混凝土收缩。
混凝土中约 20%的水分是水泥硬化所必需的, 而约 80%的水分要蒸发。 多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。 混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。水泥品种、 混凝
土配合比、 外加剂、 掺合料品种以及施工工艺、 养护条件等,也是影响混凝土收缩的主要因素。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。
2 施工技术
1)混凝土配合比的确定。
a.水泥的选定。优选水化热较低的矿渣水泥,但考虑基础的抗渗要求和冬期施工,宜选用强度等级较高的普通硅酸盐水泥;同时,混凝土中掺入Ⅰ级粉煤灰和缓凝剂,延缓混凝土的凝结时间,减小水泥水化热释放速度。
b 外加剂的选用。由于基础有防水要求,选用 KF-H 缓凝型防水剂,减小水泥水化热释放速度,延长混凝土的凝结时间。
c..骨料的选用。中砂可以减少用水量及水泥用量,降低混凝土温升,减少混凝土收缩;泵送混凝土对石子最大粒径有限制,碎石选择 5mm~31.5 mm 为宜。
d.掺合料。应用添加粉煤灰技术,在混凝土中掺用的粉煤灰不仅能够节约水泥,降低水化热,增加混凝土和易性,而且能够大幅度提高混凝土后期强度。
2)设置后浇带。
在施工中,合理分缝分块,不仅可以减轻约束作用,缩小约束范围;同时也可以利用浇筑块的层面进行散热,降低混凝土内部的温度。另外,尚可满足绑扎钢筋、 预埋螺栓等工序的操作需要,但接缝的处理必须满足防止渗漏水的要求。后浇带的设置和处理如设计无规定时,其间距一般为 20 m~30 m,缝宽 1 m,可在后浇带 40d 后封闭,冬期可适当延长。封闭前,应仔细凿毛,并将钢筋按设计要求连接好,再用补偿收缩混凝土(亦可在普通混凝土中掺入膨胀剂)将缝灌注密实。
3)模板配置。
大体积混凝土施工时, 模板承受着混凝土的侧压力及振捣混凝土的振动力,因此,必须保证模板及支撑体系的可靠性,防止模板产生过大的变形。对于大体积混凝土的模板,不能完全套用一般常规方法进行配置,应根据实际受力情况,对模板、 立柱、拉杆以及支撑系统的所有构件进行设计计算,并取足够的安全储备。由于大体积混凝土对模板的刚度要求高,在有条件时,宜优先使用钢模板。
3 施工工艺
3.1 混凝土搅拌
1)温度控制。根据施工方案的规定对原材料进行温度调节。
2)加料顺序。搅拌采用二次投料工艺,加料顺序为:先将水和水泥、掺合料、 外加剂搅拌约 1 min 成水泥浆,然后投入粗、 细骨料搅拌均匀。
3)计量控制。计量精度每工作班至少检查 2 次,计量控制在:外加剂:±0.5%,水泥、 掺合料、 膨胀剂、 水:±1%,砂石:±2%以内。
4)搅拌时间。搅拌应符合所用机械说明中的规定时间,一般不少于 90 s,掺加膨胀剂的混凝土搅拌时间延长 30 s,以搅拌均匀为准,时间不宜过长。
3.2 混凝土运输
运送混凝土的车辆应满足均匀、 连续供应混凝土的需要,必须有完善的调度系统和装备, 根据施工情况指挥混凝土的搅拌与运送,减少停滞时间。在夏季施工时,罐车在盛夏应有隔热覆盖措施，可采用新型的保温隔热涂料。
3.3 混凝土浇筑
1)混凝土浇筑顺序方法。
大体积混凝土宜采用斜面式薄层浇筑, 利用自然流淌形成斜坡,并应采取有效措施防止混凝土将钢筋推离设计位置。控制浇筑混凝土时间,掺外加剂时由试验确定,但最长不得大于初凝时间减 90 min。混凝土浇筑宜从低处开始,沿长边方向自一端向另一端推进,逐层上升。 浇筑时,要在下一层混凝土初凝之前浇筑一层混凝土,避免产生冷缝,并将表面泌水及时排走。在浇筑与柱和墙连成整体的梁、 板时,应在柱、 墙浇注完毕后停歇 1-1.5h,待柱、 墙混凝土充分沉实后,再浇梁板。局部厚度较大时先浇深部混凝土,2 h~4h 后再浇上部混凝土。
2)混凝土振捣。
振捣混凝土应使用高频振动器,振动器的插点间距为 1.5 倍振动器的作用半径, 防止漏振。斜面推进时振动棒应在坡脚与坡顶处插振。振动混凝土时,振动器应均匀地插拔,插入下层混凝土 500 mm 左右,每点振动时间 10 s~15 s,以混凝土泛浆不再溢出气泡为准,不可过振。适当的振捣,能排除混凝土的水泡、 气泡,使其组成材料分布均匀密实,在模板内充填良好。振动器在每一振点的振捣延续时间应以混凝土不再明显沉落,表面出现浮浆为度。插入式振动棒的作用半径约0.5M,在操作时须做到 “快插慢提” ,以免形成插孔。 欠振和漏振将使混凝土疏松,形成蜂窝、 孔洞、 露筋、 露石等缺陷,强度和耐久性大大降低,而过振会使混凝土内水泥浆上升,粗骨料下沉,出现分层离析,同样降低强度和耐久性。
3.4 混凝土的养护
混凝土早期养护的温度、湿度和时间对其强度和耐久性有重大影响。热胀冷缩、 湿胀干缩,容易产生各种裂缝。 控制温度差以不超过25℃为准,控制湿度以混凝土表面保持潮湿状态为准。养护方法可采取覆盖塑料薄膜、 湿麻袋、 湿草袋、 喷洒养护剂、 喷雾、 淋水或蓄水保湿等养护措施。一般砼的养护应在浇注完毕凝结后进行(以表面不起水泥浆为准),养护期最少不能少于 7d,最好养护 14d 左右。
3.5 混凝土表面处理
初凝前一次抹压,临时覆盖塑料膜,混凝土终凝前 1 h~2h 掀膜二次抹压,覆膜。对混凝土表面水应及时引导集中排除。混凝土表面浮浆较厚时,应在混凝土初凝前加入粒径为 20 mm~40 mm 的石子,均匀撒布在混凝土表面,并用抹子轻轻拍平。对混凝土硬化后的表面塑性
收缩裂缝,可灌注水泥素浆并刮平。
4 裂缝控制
4.1 通过控制混凝土的温升来降低温度应力
选用中低热的水泥品种,以减少水化热的产生;用掺合料来转换部分水泥,可利用混凝土后期强度;用添加外加剂来延缓水化热释放速度; 通过调整原材料入机温度及运输途径来控制混凝土出机温度和入模温度。对温度应力进行理论计算,选择经济、可行的技术措施, 实施温度动态监控,做到信息化施工。
4.2 控制混凝土降温速率,充分发挥徐变特性做好保温和降温工作,控制内外温差,达到同步降温,减小温度梯度;内部设冷却水管,循环带走部分热量,来降低内部温度。
4.3 提高混凝土的极限拉伸值
控制原材料质量,尤其是骨料的级配和含泥量,合理确定配合比。加强混凝土的二次振捣,提高密实度。 采取一些构造上的手段,改善边界约束条件。
5 结语
通过以上分析探讨，笔者认为目前大体积混凝土施工要做到优化配合比， 选用良好级配的骨料， 严格控制砂石质量， 降低水灰比，以降低砼最高温升， 降低砼所受的拉应力。 同时养护工作也是十分重要和关键的工序。 混凝土的早期养护.主要在于保持适宜温湿条件.以达到两个方面的效果.一方面使混凝土免受温度变形的侵袭。防止有害的冷缩和千缩。 另一方面使水泥水化作用顺利进行。 从而达到设计要求和抗裂拉力。 工程技术人员和管理部门要提高认识.防微杜渐.确保工程的安全。