大体积混凝土施工及其质量控制初探

来源:用户上传      作者: 马发元

　　摘要：文章从大体积混凝土的特点、施工技术以及大体积混凝土产生裂缝的原因等角度出发就大体积混凝土施工及质量控制的一些问题进行了分析。
　　关键词：施工；质量；大体积；控制；混凝土
　　通常把混凝土的结构厚度大于1m的称为大体积混凝土。大体积混凝土承受的荷载巨大，结构整体性要求高，如大型公共建筑地下室基础、高层建筑基础底板等。一般要求混凝土整体浇筑，不随意留缝。在混凝土浇筑早期，受水泥水化热的影响，产生较大的温度应力，易产生有害的温度裂缝。本文就大体积混凝土施工及质量控制进行分析。
　　
　　1、大体积混凝土的基本特点
　　
　　大体积混凝土一般体积都较大，其主要特征表现为结构厚、混凝土量大、水泥水化热使结构产生温度和收缩变形。为了保证混凝土的整体性，密实性和耐久性不受影响，一般在大体积混凝土中掺入u型膨胀剂、粉煤灰和减水剂，可以充分利用它们各自的优点，相互补充，并采用科学的施工工艺及合理的混凝土养护措施来控制裂缝，防止渗漏，从而保证大体积混凝土的施工质量。
　　
　　2、大体积混凝土的施工技术
　　
　　大体积混凝土的施工技术，涉及面很广，包括：土方开挖、钢筋加工与安装、模板支拆、混凝土的拌制与输送、混凝土的浇筑与捣固、混凝土表面处理与养护、施工机械的选型与布置、劳动力的投入以及进度的控制等。
　　大体积混凝土由于体积大，一般可达数千立方米甚至上万立方米，因此在拌制时应尽可能集中拌制，有条件的可采用商品混凝土。为了降低水化热，配制混凝土时宜掺加减水剂和粉煤灰或沸石粉，以减少水泥用量和改善混凝土的合易性。宜采用发热量较低的矿渣水泥来配制混凝土。当混凝土采用混凝土泵输送浇筑时，可掺加泵送剂。
　　根据具体情况和温度应力计算，确定是整浇或分段浇筑。然后根据确定的施工方案计算混凝土运输工具，浇筑设备、捣实机械和劳动力数量。常用的浇筑方法是用混凝土泵浇筑或用塔式起重机浇筑。混凝土运至浇筑地点，应符合浇筑时规定的坍落度，当有离析现象时，必须在浇筑前进行二次搅拌。混凝土从搅拌机中卸出到浇筑完毕的延续时间不宜超过规范规定值。混凝土浇筑层的厚度，应不大于振捣棒作用部分长度的1.25倍。浇筑混凝土应连续进行，当必须间歇时，其间歇时间宜尽量缩短，并应在前层混凝土凝结之前，将次层混凝土浇筑完毕。混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不得超过规范规定值，当超过时应留置施工缝。浇筑混凝土应合理分段分层进行，使混凝土沿高度均匀上升，浇筑应在室外气温较低时进行，混凝土浇筑温度不宜超过28℃。
　　大体积混凝土分段浇筑完毕后，应在混凝土初凝之后终凝之前进行二次振捣或进行表面的抹压，排除上表面的泌水，用木拍反复抹压密实，消除最先出现的表面裂缝。定期测定混凝土表面和内部温度。将温差控制在设计要求的范围以内，当设计无具体要求时，混凝土表面和内部的温差不宜超过25℃。测量混凝土的温度，可用普通水银温度计插入预埋于混凝土之中的测温管孔，也可采用电子测温仪或热电偶测温技术。模板和保温层，冬期施工条件下应在混凝土表面冷却到5℃以下时才能拆除。在非冬期施工条件下，应在混凝土表面与外界温差不大干15℃时才能拆除，否则应采取使混凝土缓慢冷却的临时覆盖措施。混凝土在潮湿环境中的养护时间，对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，不得少于7d，对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土，不得少于14d。
　　由于许多工程的渗漏经常来自伸缩缝，对伸缩缝处渗漏的治理难度又高于对裂缝渗漏的治理，所以在施工条件及施工技术均较困难的条件下，常采用临时性变形缝(即后浇带)这一有效控制裂缝的方法。后浇带的间距较小，一般为20m～40m，而宽度为700mm～1000mm。后浇带的填充材料可采用膨胀混凝土，也可采用比缝两边混凝土高一个强度等级的普通混凝土，后浇缝可留成平缝，而以留成企口缝或阶梯缝为宜。后浇缝浇筑的施工温度应低于缝两侧混凝土施工时的温度，且宜选择气温较低的季节施工，浇筑后，其养护时间不应少于28d。
　　
　　3、大体积混凝土产生裂缝的原因
　　
　　当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，温度应力和温差成正比，温差越大温度应力也越大，当这种温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生裂缝，而混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥用量有关，混凝土愈厚水泥用量愈多，内部温度愈高。所形成的温度应力与混凝土结构的尺寸有关，在一定尺寸范围内混凝土结构尺寸愈大，温度应力也愈大，因而引起裂缝的可能性也愈大。因此防止混凝土出现裂缝的关键应是控制混凝土内部与表面的温差。大体积混凝土与地基浇筑在一起，当温度变化时，混凝土受到下部地基的限制，因而产生外部约束力。混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀变形受到约束而形成压力应力，此时混凝土的弹性模量小，徐变和应力松驰度大，使混凝土与基层连接不牢固，因而压应力较小。但当温度下降时则产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土将会出现垂直裂缝。
　　混凝土内部由于水泥水化热而形成中心温度高、热膨胀大，因而在中心产生压应力，在表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束作用时同样产生裂缝。
　　大体积混凝土在施工阶段，常受外界气温变化影响，混凝土内部温度是由水泥水化热的绝热温度、浇筑温度和混凝土的散热温度三者的叠加，其中浇筑温度与外界气温有直接关系，外界气温越高，混凝土的浇筑温度也越高，当气温下降时，特别是气温骤然下降，会大大增加外层混凝土与混凝土内部温度梯度，因而会造成温差和温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。
　　
　　4、结语
　　
　　大体积混凝土施工技术与已经是比较成熟的，其技术原理也已明确。但在施工中缺乏足够的重视或采取的措施不得当也可能出现不必要的质量通病。在大体积混凝土基础施工过程中，为了保证混凝土施工质量，在优化原材料和施工配合比、采用切实可行的混凝土浇筑方法、做好混凝土养护和测温等方面采取有效技术措施，完全可以让温度裂缝、施工裂缝等质量通病得到有效的控制。

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