淺談大體積混凝土施工

　　 [摘要]在我國(guó)工程建設(shè)領(lǐng)域中經(jīng)常涉及到大體積混凝土施工,如大型橋臺(tái)、高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等�；炷�土產(chǎn)生溫度裂縫,影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。所以必須從根本上分析它,來(lái)確保工程的質(zhì)量。
　　[關(guān)鍵詞]大體積混凝土 施工 裂縫 溫度
　　
　　一、大體積混凝土簡(jiǎn)述
　　在我國(guó)工程建設(shè)領(lǐng)域中經(jīng)常涉及到大體積混凝土施工,如大型橋臺(tái)、高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等。它主要的特點(diǎn)就是體積大,一般實(shí)體最小尺寸大于或等于1m。它的表面系數(shù)比較小,水泥水化熱釋放比較集中,內(nèi)部溫升比較快。混凝土內(nèi)外溫差較大時(shí),會(huì)使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫,影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。所以必須從根本上分析它,來(lái)確保工程的質(zhì)量。
　　二、大體積混凝土的裂縫
　　大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫按深度的不同,分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。出現(xiàn)裂縫并不是絕對(duì)地影響結(jié)構(gòu)安全,它都有一個(gè)最大允許值。處于室內(nèi)正常環(huán)境的一般構(gòu)件最大裂縫寬度≤0.3mm;處于露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境的構(gòu)件最大裂縫寬度≤0.2mm。對(duì)于地下或半地下結(jié)構(gòu),混凝土的裂縫主要影響其防水性能。一般當(dāng)裂縫寬度在0.1-0.2mm時(shí),雖然早期有輕微滲水,但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,裂縫可以自愈。如超過(guò)0.2-0.3mm,則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速加大。所以,在地下工程中應(yīng)盡量避免超過(guò)0.3mm貫穿全斷面的裂縫,如出現(xiàn)這種裂縫,將大大影響結(jié)構(gòu)的使用,必須進(jìn)行化學(xué)灌漿加固處理。大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫,一方面是混凝土內(nèi)部因素:由于內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的;另一方面是混凝土的外部因素:結(jié)構(gòu)的外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束,阻止混凝土收縮變形,混凝土抗壓強(qiáng)度較大,但受拉力卻很小,所以溫度應(yīng)力一旦超過(guò)混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí),即會(huì)出現(xiàn)裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值內(nèi),一般不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,但卻對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性有所影響,因此必須予以重視和加以控制。
　　產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾方面:(1)水泥水化熱,水泥在水化過(guò)程中要釋放出一定的熱量,而大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚,表面系數(shù)相對(duì)較小,所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部的水化熱無(wú)法及時(shí)散發(fā)出去,以至于越積越高,使內(nèi)外溫差增大。單位時(shí)間混凝土釋放的水泥水化熱,與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān),并隨混凝土的齡期而增長(zhǎng)。由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以散熱,實(shí)際上內(nèi)部的最高溫度,多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3-5天。(2)外界氣溫變化,大體積混凝土在施工階段,它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降,會(huì)大大增加內(nèi)外層混凝土溫差,這對(duì)大體積混凝土是極為不利的。溫度應(yīng)力是由于溫差引起溫度變形造成的;溫差愈大,溫度應(yīng)力也愈大。同時(shí),在高溫條件下,大體積混凝土不易散熱,混凝土內(nèi)部的最高溫度一般可達(dá)60-65℃,并且有較長(zhǎng)的延續(xù)時(shí)間。因此,應(yīng)采取溫度控制措施,防止混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力。(3)混凝土的收縮,混凝土中約20℅的水分是水泥硬化所必須的,而約80℅的水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會(huì)引起混凝土體積的收縮�；炷�土收縮的主要原因是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后,再處于水飽和狀態(tài),還可以恢復(fù)膨脹并幾乎達(dá)到原有的體積。干濕交替會(huì)引起混凝土體積的交替變化,這對(duì)混凝土是很不利的。影響混凝土收縮,主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝等。

　　三、大體積混凝土的配制
　　大體積混凝土所選用的原材料應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配,細(xì)骨料宜采用中砂。(2)外加劑宜采用緩凝劑、減水劑;摻合料宜采用粉煤灰、礦渣粉等。(3)大體積混凝土在保證混凝土強(qiáng)度及坍落度要求的前提下,應(yīng)提高摻合料及骨料的含量,以降低單方混凝土的水泥用量。(4)水泥應(yīng)盡量選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥,優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。但是,水化熱低的礦渣水泥的析水性比其它水泥大,在澆筑層表面有大量水析出。這種泌水現(xiàn)象,不僅影響施工速度,同時(shí)影響施工質(zhì)量�；炷�土泌水性的大小與用水量有關(guān),用水量多,泌水性大;且與溫度高低有關(guān),水完全析出的時(shí)間隨溫度的提高而縮短;此外,還與水泥的成分和細(xì)度有關(guān)。所以,在選用礦渣水泥時(shí)應(yīng)盡量選擇泌水性的品種,并應(yīng)在混凝土中摻入減水劑,以降低用水量。在施工中,應(yīng)及時(shí)排出析水或拌制一些干硬性混凝土均勻澆筑在析水處,用振搗器振實(shí)后,再繼續(xù)澆筑上一層混凝土。
　　四、大體積混凝土的澆筑
　　常采用的方法有以下幾種:(1)全面分層,即在第一層全面澆筑全部澆筑完畢后,再回頭澆筑第二層,此時(shí)應(yīng)使第一層混凝土還未初凝,如此逐層連續(xù)澆筑,直至完工為止。采用這種方案,適用于結(jié)構(gòu)的平面尺寸一般不宜太大,施工時(shí)從短邊開(kāi)始,沿長(zhǎng)邊推進(jìn)比較合適。必要時(shí)可分成兩段,從中間向兩端或從兩端向中間同時(shí)進(jìn)行澆筑。(2) 分段分層,混凝土澆筑時(shí),先從底層開(kāi)始,澆筑至一定距離后澆筑第二層,如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數(shù)較多,所以澆筑到頂后,第一層末端的混凝土還未初凝,又可以從第二段依次分層澆筑。這種方案適用于單位時(shí)間內(nèi)要求供應(yīng)的混凝土較少,不象第一種方案那樣集中。這種方案適用于結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長(zhǎng)度較大的工程。(3)斜面分層,要求斜面的坡度不大于1/3,適用于結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度大大超過(guò)厚度3倍的情況。混凝土從澆筑層下端開(kāi)始,逐漸上移。
　　五、大體積混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)的溫度控制
　　在混凝土養(yǎng)護(hù)階段的溫度控制應(yīng)遵循以下幾點(diǎn):(1)混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應(yīng)小于20℃;當(dāng)結(jié)構(gòu)混凝土具有足夠的抗裂能力時(shí),不大于25℃-30℃。(2) 混凝土拆模時(shí),混凝土的溫差不超過(guò)20℃。其溫差應(yīng)包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。(3)采用內(nèi)部降溫法來(lái)降低混凝土內(nèi)外溫差。內(nèi)部降溫法是在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管,通入冷卻水,降低混凝土內(nèi)部最高溫度。冷卻在混凝土剛澆筑完時(shí)就開(kāi)始進(jìn)行,還有常見(jiàn)的投毛石法,均可以有效地控制因混凝土內(nèi)外溫差而引起的混凝土開(kāi)裂。(4)保溫法是在結(jié)構(gòu)物外露的混凝土表面以及模板外側(cè)覆蓋保溫材料,在緩慢的散熱過(guò)程中,使混凝土獲得必要的強(qiáng)度,以控制混凝土的內(nèi)外溫差小于20℃。(5)混凝土表層布設(shè)抗裂鋼筋網(wǎng)片,防止混凝土收縮時(shí)產(chǎn)生干裂。

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