大体积混凝土施工方案及质量控制

2010-02-13慈溪城关建筑有限公司励特丰

中国建设信息化 2010年11期

◎ 慈溪城关建筑有限公司励特丰

美国混凝土协会曾指出：任何就地现浇混凝土必须具有足够大的断面尺寸，以避免水化热问题及其引起的混凝土开裂变形等现象。我们这里所说的大体积混凝土是指混凝土断面最小厚度在1m以上，且由水化热引起得混凝土内部温度与外界气温之差在25℃以上，必须采取适当措施防止水化热引起开裂问题的混凝土。随着国民经济的飞速发转，人们的生活水平不断提高，建筑技术不断进步，建筑规模不断扩大，在这个大环境下，混凝土结构因具有承载力大，强度高，价格低，装饰性强等特点在建筑工程中得到广泛应用，其中以大体积混凝土应用最为广泛。

1、大体积混凝土施工技术方案

1.1 选取原材料

为了最大程度的避免大体积混凝土发生变形开裂等现象，必须严把材料关，合理选择施工材料，优化混凝土配合比。选取原材料时应遵循以下几方面的原则：选用中砂为细骨料最好，且泥块含量应小于1.0%，不宜含有机杂质；粗骨料宜采用连续级配且颗粒含量应小于15%，含泥量小于0.5%，不宜含有机杂质；水泥以采用低热矿渣水泥，中热硅酸盐水泥最合适；掺合剂宜选取粉煤灰、矿渣粉等；外加剂宜采用缓凝剂、减水剂等。

1.2 浇筑

大体积混凝土一般具有混凝土量大，结构厚实，工程条件复杂，整体性要求高等特点，因此宜采用连续浇筑，不留施工缝。另一方面，若采用分层浇筑，应确保在下层混凝土初凝前完成上层混凝土的浇筑，以保证结构的整体性和施工的连续性。分层浇筑又包括全面分层、斜面分层和分段分层三种方法。全面分层是指在模板内将混凝土结构完全分成厚度相等的几层，基础平面面积即为浇筑面积。采用全面分层法浇筑混凝土时应从一侧短边开始，沿长边方向，向另一侧短边进行浇筑，且在逐层浇筑过程中，上面一层混凝土的浇筑要在下面一层混凝土初凝前完成浇筑。斜面分层则适用于长度较大的混凝土结构的浇筑，由混凝土自然流淌形成斜面，一次性完成浇筑。当混凝土结构厚度不大但面积或长度较大时，致使浇筑强度过大，现场混凝土搅拌机、运输和振捣设备无法满足施工要求，不宜采用全面分层的方法进行浇筑，可采用分段分层的方法。所谓分段分层是指浇筑混凝土时，首先沿长边方向，将结构分成若干段，然后将每一段进行分层，实施阶梯型推进，即分段进行浇筑，而每段则又进行分层浇注。

1.3 振捣

浇筑完毕，大体积混凝土必须采用振捣棒进行振捣，振捣时宜布置三道振捣，分别设在混凝土的坡脚，中间和坡顶，通过三道振捣的相互配合实现整个坡面的均匀振捣。另外，在振动界限以前还应对混凝土进行二次振捣，以排除混凝土表面泌水，提高混凝土质量及强度，减少表面裂缝，增加混凝土的密实度，提高混凝土的抗压强度，从而使混凝土的抗裂性得以提高。

2、大体积混凝土施工质量控制策略

2.1 大体积混凝土施工质量问题

大体积混凝土由于结构断面尺寸较大，施工过程中最常出现的问题是水化热及引起的结构裂缝问题。大体积混凝土施工过程中产生的裂缝包括结构型裂缝和材料型裂缝两类。其中结构型裂缝属于受力裂缝，是由于受到外荷载产生的各应力作用造成的。材料型裂缝则是由非受力变形引起的，主要是由于温差带来的混凝土伸缩造成的。对于结构型裂缝本文不做讨论，本文主要讨论温度裂缝及收缩裂缝等几种常见的材料裂缝。

1）温度裂缝

大体积混凝土施工时产生的温度裂缝主要是由温差造成的。而产生温差的原因又可分为以下三种：最常见的是混凝土浇筑过程中产生的水化热造成的温差。混凝土浇筑过程产生大量水化热，由于混凝土的不可导热性，致使水化热不能得到扩散而积聚在混凝土内部，使内部温度大幅上升，远远大于周围环境的温度，形成混凝土的内外温差，产生温差应力。当温差应力大于混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝的产生；另外，当混凝土内部温度达到极限最高温度后，热量就会逐渐扩散，直至使用温度，使用温度与最高温度之间的温差称为内部温差，也会导致温度裂缝的产生；再者，在拆模前后，混凝土表面温度相差很大，也会导致裂缝的产生。

2）收缩裂缝

大体积混凝土施工时产生的伸缩裂缝有很多种，例如干燥收缩、塑性收缩及自身收缩、等。干燥收缩是指混凝土在干燥的环境下硬化后，内部的水分逐渐向外流失，引起混凝土由外向内的干缩变形裂缝。在水泥活性大、混凝土温度较高，或在水灰比较低的条件则容易产生塑性伸缩。因为这种情况下混凝土的泌水大幅减少，表面水分不断蒸发而得不到及时补充，最终导致混凝土处于塑性状态，只要受到拉力表面就会产生裂缝。裂缝的产生加速了混凝土内水分的蒸发，裂缝会进一步加剧，从而形成恶性循环，此种裂缝我们称之为塑性裂缝。

2.2 大体积混凝土施工质量温度控制策略

最大程度的避免大体积混凝土施工过程中出现的裂缝变形问题就必须要尽量降低水泥在水化过程中的水化热，控制温度，缩小温差，减少因温差引起的温度与收缩应力。为控制温度，大结构混凝土浇筑时宜采用斜面分层浇注，因为斜面分层浇筑法可以减少混凝土的一次浇注量，降低水化热，避免温度应力和收缩应力过大产生裂缝。且浇筑时尽量缩短各层之间的间隔时间，即应确保在下层混凝土初凝前完成上层混凝土的浇筑，以保证结构的整体性和施工的连续性，与此同时延长混凝土的初凝及终凝时间，通过延长水泥产生水化热的时间来降低温度梯度的峰值，防止温差的陡升造成裂缝的迅速扩大。

另一种控制大体积混凝土施工过程中出现裂缝变形问题的方法是提高混凝土自身的抗拉能力，主要是通过合理选用原材料来实现的，即选用符合规定的混凝土粗细骨料及水泥，合理确定水灰比，并适量添加缓凝剂等外加剂。

在施工之前的钢筋混凝土结构设计及计算时，我们就应当考虑到温差所带来的附加应力，水泥水化过程中产生大量水化热，温差所带来的温度应力不容忽视，必须针对温度应力这一附加应力采取必要措施来防止应力过大而产生裂缝。所以配筋时应适当扩大配筋率，增加承担温度应力的钢筋，提高钢筋混凝土的抗拉伸强度，最大程度的减少结构裂缝的产生。

降低混凝土的内外温差既可以通过降低混凝土的最高温度也可以通过提高混凝土表面温度来实现。混凝土浇筑完成后的保温保湿措施就是通过提高混凝土表面温度来控制温差的。具体操作方法如下：首先是混凝土浇筑之前的检漏工作，在确保垫层防水没有出现渗漏的前提下才可实施混凝土浇筑工作；然后是混凝土浇筑之后的保温保湿措施，混凝土浇筑后，通过在其表面覆盖一层塑料薄膜防止水分蒸发，再在薄膜表面覆盖保温材料控制温度，必要时也可通过碘钨灯照明或搭建保温棚等方法控制温度。

另外，应选择合适季节浇筑混凝土以低温季节为最好，尽量避免炎热的夏天实施，若不可避免，则应选用冷水进行混凝土的搅拌，并适当添加缓凝剂，减水剂等外加剂；加强混凝土的早期养护，提高早期相应龄期的抗拉强度和弹性模量；混凝土结构内部预埋冷却水管，通过循环冷水降低混凝土内部温度，减小温差。总之，大体积混凝土施工温度控制问题必须慎重考虑，不容忽视。