剖析大体积混凝土施工技术与裂缝控制

发表时间:2020/5/11   来源:《城镇建设》2020年2月6期   作者:吴强
[导读] 工程建设中大体积混凝土越来越多
       摘要:工程建设中大体积混凝土越来越多,工程实践证明,大体积混凝土施工难度比较大,产生质量问题的机率较多,稍有差错,将会造成无法估量的损失,而实际施工中更多质量问题,是施工过程的各种因素组合产生的,应予以引起重视。
       关键词:大体积混凝土    施工质量    控制

       1、大体积混凝土在工程上的应用
        在水利工程中,大体积混凝土主要用于混凝土大坝的浇筑,如三峡大坝混凝土的浇筑,其混凝土浇筑规模之大举世瞩目;在桥梁工程中,主要用于桥墩的大体积混凝土浇筑;在工业与民用建筑结构中,大型设备基础、高层建筑箱形基础底板、筏式基础底板、连续墙以及地下隧道都属于大体积混凝土结构。随着经济实力的增强,我国高层或超高层建筑大量涌现,工程规模日趋扩大,结构形式也日趋复杂,大型工业与民用建筑中的一些基础,其体积达几千m 3以上者屡见不鲜,而一些超高层的民用建筑的筏式基础混凝土的体积有的达 1 万 m 3以上,厚度达 2~4m,长度超过 100m。如上海金茂大厦大体积混凝土筏式基础,厚度达 4m,混凝土总量为 13500 m 3。
       2、大体积混凝土施工裂缝产生的原因
       2.1大体积混凝土施工过程中,由于混凝土中水泥的水化作用是放热反应,大体积混凝土自身又具有一定的保温性能,因此其内部温升幅度较其表面的温升幅度要大得多,而在混凝土升温峰值过后的降温过程中,内部降温速度又比其表层慢得多,在这些过程中,混凝土各部分的热胀冷缩(称为温度变形)及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内部产生的应力(称为温度应力),是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所承受的拉力极限值时,混凝土就会出现裂缝。这是混凝土浇筑后由于温升影响产生的第一种裂缝。
       2.2由于温升影响产生的第二种裂缝是收缩裂缝。这种裂缝产生在混凝土的降温阶段,即当混凝土降温时,由于逐渐散热而产生收缩,再加上混凝土硬化过程中,由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发,以及胶质体的胶凝等作用,促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩,在收缩时由于受到基底或结构本身的约束,会产生很大的收缩应力(拉应力),如果产生的收缩应力超过当时的混凝土抗拉强度,就会在混凝土中产生收缩裂缝,这种收缩裂缝有时会贯穿全断面,成为结构性裂缝,带来严重的危害。
       3.大体积混凝土裂缝控制的技术措施
       3.1设计方面:采用留永久变形缝作法或设置后浇带;合理的平面和立面设计,避免截面的突变,从而减少约束应力:合理布置分布钢筋,尽量采用小直径、密间距,变截面处加强分布筋;避免用高强混凝土,尽可能选用中低强度混凝土,采用 60 天或 90 天强度;采用滑动层来减小基础的约束。
       3.2材料方面:科学地选用材料配比,用较低的水灰比、水和水泥用量;选用中热或低热的水泥品种;掺加外加剂;掺加粉煤灰减少水泥用量;严格控制砂石骨料的含泥量。
       3.3施工方面:用保温隔热法对大体积混凝土进行养护;控制水化热温升,混凝土中心与表面的最大温差不高于 25℃;控制降温速度;用草袋和塑料薄膜进行保温和保湿;用冷却水管来降低水化热,或使用微膨胀混凝土;采用分层浇筑或跳仓浇筑方法。大体积混凝土的表面处理和养护工艺的实施是保证混凝土质量的重要环节,尤其是掺加外加剂的混凝土更需要充分的养护。

施工过程中需对养护进行严格控制,按时督促相关人员按方案实施。大体积混凝土内外温差的控制是防止混凝土产生裂缝的重要手段,混凝土搓平压实后立即覆盖两层塑料薄膜和一层保温草袋,塑料薄膜的覆盖应保证相邻两幅之间至少有150mm的搭接,以确保将混凝土表面盖严,减少水分的过早散失,以利进行保温保湿养护,柱头及墙板断面内部、底板(包括后浇带)侧面均采用单层保温草袋进行保温保湿养护,混凝土养护期不得少于14d。二次收平要求搓压至少一至两遍,且应掌握好时间,以终凝前为准,终凝时间可用手压法把握,一般以手压能压出指痕为准,既不要太早也不要太晚,二次收平太早控制不了裂纹,收平作用不大,太晚混凝土超过初凝时间既影响强度又增加了收平难度,甚至无法收平.采用滚筒滚压与二次收平,可提高表面密实度,减少塑性收缩变形,控制混凝土表面裂缝,也可减少混凝土表面水分蒸发,闭合收水裂缝,消除或减少因混凝土下沉而出现的沿钢筋方向的表面裂纹,促进混凝土养护。二次收平结束随即进行表面扫毛处理。表面搓平扫毛后立即覆盖塑料薄膜及草袋养护,防止水份蒸发或脱水过快而产生裂缝。
       4、大体积混凝土浇筑与振捣
       4.1施工浇筑前,应对现场相关人员进行技术交底,混凝土采取分层浇筑,每层浇筑厚度控制在500mm左右,且上层混凝土应在下层混凝土初凝前进行浇筑,避免产生冷缝。混凝土下料应移动进行,不得靠其自然流淌,混凝土振捣采用插入式振动器,均布振捣。每一楼层中混凝土柱墙与梁板同时浇注,墙混凝土的浇筑方向在墙内无预留洞时,从两端均可浇筑;当墙上有预留洞时分别从预留洞两侧分层连续浇筑。以防止预留洞模板两侧受力不均出现偏移。梁板混凝土的浇筑,先浇筑柱、墙混凝土,混凝土初凝前浇筑完梁、板混凝土。
       4.2混凝土振捣采用插入式振动器,振捣时在混凝土下料口坡顶处设置1根振动棒,在混凝土流淌端头坡脚处设1根振动棒,在中间位置设置1根振动棒,此三人为一组负责一台泵责任区域混凝土的振捣。振动器振点要均匀分布,间距基本控制在500mm左右,同时不要大于振动棒作用半径的1.5倍,振点可呈梅花形或行列式形布置,逐层下料逐层振捣,振动器振捣时,插点间距不超过40cm,振捣器距模板应大于20cm;振动棒距模板不应大于振动器作用半径的0.5倍,既不能紧靠模板,也不要硬振钢筋、预埋件等,振捣器振捣时应尽可能避免碰振钢筋、模板、吊环及预埋件。在分层浇筑混凝土过程中,浇筑首层混凝土时注意不要将振捣器插到已经浇筑并初凝的混凝土上。
       4.3其次混凝土的振捣应 “快插慢拔”,在振捣过程中,宜将振动棒上下略为抽动,以使混凝土均匀振实,混凝土分层浇筑分层捣实,振捣上层混凝土应插入下层混凝土中50mm,以消除两层间的接缝,同时在振捣上层混凝土时,要在下层混凝土初凝前进行。
       4.4每一振点振捣时间以混凝土表面呈水平,不再显著沉降、不再出现气泡、表面泛出灰浆为准,既不要过振,也不要欠振,过振混凝土中的石子均沉积于底部,上面全为砂浆,引起混凝土产生离析现象,破坏了混凝土的均匀性,欠振混凝土不能密实;振捣手一定要有较强的责任心,必须扎实认真负责此项工作,仔细振捣,防止过振或漏振;混凝土振捣特别是交接班时一定要交待清楚,什么部位已振捣,什么部位未振捣,防止交接交待不清而发生漏振的现象,振动倾斜混凝土表面时,应由低处逐渐向高处移动,以保证振动密实。
结束语:总而言之,大体积混凝土施工质量问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题。在实践过程中我们要多观察、多总结,结合各种科学手段,做好各种预防控制措施,只有加强对大体积混凝土施工质量影响因素的管理和控制,才能保证建筑工程项目的施工质量不断提高,才能保证建筑物及其构件可以安全、稳定、有效的工作。
       参考文献: 陈辉. 《大体积混凝土温度裂缝的成因分析及控制措施》.混凝土,2006
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