淺析大體積混凝土施工技術
2017-01-03
1 大體積混凝土的特點
日本建筑學會標準（JASS5）把“大體積混凝土”定義為：結構斷面最小厚度在80㎝以上，同時水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預計超過25�癈的混凝土。對于澆筑的大體積混凝土，因為其尺寸之大，為了最大限度減少開裂要求，必須采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題。建筑大體積混凝土與一般混凝土的不同之處：其工程規(guī)模的大小、結構形式、受荷情況、混凝土特點、配筋構造等方面。建筑工程大體積混凝土多為現(xiàn)澆超靜定結構混凝土，具有澆筑量大、結構厚大、工程條件復雜等特點，其設計強度、施工技術和質(zhì)量要求比一般混凝土要高；單方混凝土水泥用量較大，由于水化熱引起的混凝土內(nèi)部溫度也較高；由于結構斷面內(nèi)配筋較多，這就對連續(xù)性整體澆筑的要求比一般混凝土的要求高些；結構構筑物雖然受外界條件變化影響較小，多屬于室內(nèi)、地下或半地下，但對抗?jié)B性能的要求較高。此外，在混凝土溫度及溫度應力的計算方法和采取的措施上，兩者也有很多差異。除了必須具有足夠的剛度、強度、穩(wěn)定性以外，還應滿足結構物的整體性和耐久性要求。因此，建筑工程大體積混凝土施工中的一個關鍵問題就是如何控制混凝土的溫度變形和內(nèi)外溫差而造成的裂縫，從而提高混凝土的抗裂、抗?jié)B和抗侵蝕的性能。
2 大體積混凝土的溫度裂縫
目前國內(nèi)對大體積混凝土的溫度控制還沒有正式規(guī)定，從國內(nèi)的施工實踐來看：混凝土的溫差和溫升與表面系數(shù)有關，雙面散熱的的結構斷面最小厚度控制在100㎝以上，單面散熱最小厚度在75㎝以上，混凝土結構只要是由于水化熱引起的混凝土最高內(nèi)外溫差預計大于25�癈以上的，即可按照大體積混凝土施工。一般產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾個：
(1)外界氣溫變化
在施工階段，外界氣溫的變化對大體積混凝土施工的影響是顯而易見的，當外界溫度降低，混凝土的降溫幅度就增加了，特別是當氣溫降得急且幅度大時，會使內(nèi)部混凝土和外層混凝土的溫度梯度大大增加；外界氣溫升高，混凝土的澆筑溫度也隨之升高，這樣對大體積混凝土的施工是極為不利的。澆注溫度和結構物的散熱降溫、水化熱的絕熱溫度等各種溫度的疊加就是混凝土內(nèi)部的溫度。由于溫差引起的溫度變形造成了溫度應力，溫差愈小，溫度應力也愈小；反之，則越大。
(2)水泥水化熱
水泥水化過程中一定要放熱。在建筑工程中由于水泥水化熱引起的溫度升高一般為20～30�癈。而大體積混凝土結構物水泥放出的熱量由于斷面較厚都聚集在結構物內(nèi)部，不易散發(fā)。水泥水化熱引起絕熱溫升，并隨混凝土的齡期呈指數(shù)增長，接近于最終絕熱溫升的時間為10～12天。但最高溫度一般發(fā)生在混凝土澆筑后的最初3～5天。由于澆筑初期混凝土的彈性模量和強度都很低，導熱性能又差，對水化熱引起的急劇溫升約束小，相應的溫度應力也不大。
(3)混凝土的收縮
目前對于補償收縮混凝土的研究和發(fā)展?jié)u漸認識到，要改善某些混凝土的抗裂性能，就要利用和控制混凝土的自身的體積膨脹。但在混凝土中需要蒸發(fā)掉80％的游離水分。引起了混凝土體積的收縮是由于多余水分的蒸發(fā)，約束條件不影響這種收縮變形。如果有約束，就會引起混凝土的開裂，并伴隨著齡期的增長而發(fā)展。內(nèi)部孔隙水蒸發(fā)的變化引起的毛細管引力可能是混凝土的收縮最大的原因。如果將收縮后的混凝土，將其再處于水飽和狀態(tài)下，則可恢復膨脹并和原有的體積相差不大。所以說很大程度上收縮是可發(fā)生可逆現(xiàn)象的。
3 大體積混凝土的施工技術
大體積混凝土的施工技術包括：土方開挖、鋼筋加工與安裝、混凝土的拌制與輸送、混凝上的澆筑與搗固、混凝土表面處理與養(yǎng)護、模板支拆、施工機械的選型與布置、勞動力的投入以及進度的控制等。
3.1 拌制與輸送
大體積混凝土結構厚大、澆筑量大，一般澆筑體積可達幾千立方米至上萬立方米， 因此在拌制時應盡可能的進行集中拌制，采用商品混凝土更好。為了降低水化熱，配制混凝土時宜摻加適量的減水劑和沸石粉或粉煤灰，既改善了混凝土的和易性又減少了水泥的用量。當采用泵送混凝土時，可摻加泵送劑，但還是采用礦渣水泥來配制混凝土為宜，因為其發(fā)熱量較低。
3.2 澆筑與搗固
根據(jù)現(xiàn)場的具體情況和溫度應力計算，首先確定是整澆還是分段澆筑。然后根據(jù)施工方案計算來確定混凝土運輸工具、澆筑設備、勞動力數(shù)量和搗實機械等?；炷翉男冻龅綕仓戤叺难永m(xù)時間應該小于規(guī)范規(guī)定的值?；炷吝\輸、澆筑及間歇的全部時間應該小于規(guī)范規(guī)定值，當必須超過時則應留置施工縫?；炷蠞仓拥暮穸葢∮诘扔谡駬v棒作用部分長度的1.25倍。澆筑混凝土應連續(xù)進行，當必須進行間歇時，宜盡量縮短其間歇時間，并應將次層混凝土在前層混凝土凝結之前澆筑完畢。應合理分段分層進行混凝土的澆筑，使混凝土沿高度均勻上升，澆筑宜在室外氣溫較低時進行，混凝土澆筑溫度應該低于28℃。
3.3 表面處理與養(yǎng)護
在大體積混凝土分段澆筑完畢后混凝土初凝之后終凝之前，應排除上表面的泌水，進行表面的抹壓或二次振搗，消除最先出現(xiàn)的表面裂縫的方法是用木拍反復抹壓密實。應該定期測定混凝土內(nèi)部和表面溫度，將溫差控制在設計要求的范圍以內(nèi)，當設計沒有具體要求時， 混凝土內(nèi)部和表面的溫差應小于25℃。冬期施工條件下，應在混凝土表面冷卻到小于5℃時才能將模板和保溫層拆除。在其他時期施工條件下，拆除時的溫度應混凝土表面與外界溫差小于l5℃。潮濕環(huán)境中的混凝土在養(yǎng)護時間，對于有抗?jié)B要求或摻用緩凝型外加劑的混凝土的養(yǎng)護時間不能少于l4d，對采用普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土養(yǎng)護時間不能少于7d。
3.4 后澆帶的設置
影響溫度應力的因素之一是結構長度，許多工程的伸縮縫經(jīng)常帶來了滲漏，對裂縫滲漏的治理的難度對伸縮縫的難度要小。可以采取設置后澆帶的方法來取消伸縮縫。其原理是把總溫差分為兩部分。在第一部分溫差經(jīng)歷時間內(nèi)，把結構分成若干長度盡量小一些的段，這些段與施工縫結合起來，能夠有效地使溫度收縮應力減小。在施工后期，把這許多段澆成整體繼續(xù)承受第二部分溫差和收縮應力。將兩部分的溫差和收縮應力疊加應不大于混凝上設計抗拉強度，這種控制裂縫的方法能夠達到不設置永久伸縮縫目的。
4 施工中應注意的幾個問題
(1)泌水和浮漿問題
大體積混凝土施工一般都采取的是分層澆筑，一般上下層施工的間隔時間為1.5～3h，因此各澆筑層易產(chǎn)生泌水層?？梢岳萌藶榈?ldquo;水潭”或正式設計的集水坑，將多余水分集中后用專門的隔膜泵或軟軸泵抽水排出，或使多余的水分從結構四周側(cè)模的底部開設的排水孔中自然排走。對于豎向和墻體等結構，解決的辦法是調(diào)整坍落度和配合比。
(2)留置與處理后澆縫問題
在大體積混凝土施工中合理的分縫分塊，一方面可以縮小約束范圍，減輕約束作用；另一方面也可利用澆筑塊的層面進行散熱，使混凝土的內(nèi)部溫度降低。另外，能夠滿足預埋螺栓、綁扎鋼筋等工序的操作需要。但接縫的處理必須滿足防滲的要求。
(3)模板工程
對于大體積混凝土的模板，模板承受著振搗混凝土的振動力和混凝土的側(cè)壓力，為了防止模板產(chǎn)生過大的變形，這就要求模板的支撐體系的可靠性要較好，不能完全套用一般常規(guī)方法進行配置，而應根據(jù)實際受力情況，對模板、拉桿、立柱以及支撐系統(tǒng)的所有構件，都要進行設計計算配置，使其具有足夠的安全儲備。
參考文獻：
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