大体积混凝土施工技术的探析

来源:用户上传      作者: 吴益欣

　　摘要：近年来，国内建筑工程中混凝土工程的体积量日渐增大，为确保大体积混凝土施工质量，有效防止和控制混凝土变形裂缝的出现，显得非常重要。
　　关键词：地下室；混凝土；抗裂措施
　　
　　近年来，国内建筑工程中混凝土工程的体量日渐增大，尤以基础地下室为甚。同时，随着我国建筑技术的发展和城市建设、城市环保的需要，预拌商品混凝土以其集约化的生产方式，稳定优异的产品质量，得到了越来越广泛的应用。
　　然而，预拌混凝土除了必须满足强度、刚度、整体性和耐久性要求外，还应满足现场实际施工的要求。由于预拌混凝土在施工中应满足从预拌站到工地现场的运输和现场泵送浇筑工艺的要求，其需要的坍落度比现场自拌混凝土传统施工工艺大得多，因而在大体积混凝土施工中，如何有效防止和控制混凝土变形裂缝的出现和开展，显得非常重要。
　　本文介绍了混凝土裂缝产生的原因、控制裂缝的措施，有效地防止基础大体积混凝土出现变形裂缝的体会。
　　
　　一、大体积混凝土施工以及裂缝产生的原因
　　
　　（一）大体积混凝土施工
　　由于大体积混凝土强度高，混凝土工程量大，为确保基础结构的整体性和安全性，考虑施工搭接和市区施工的困难，基础底板可以后浇带为界分段施工，每段水平向不留施工缝，一次性浇筑；竖向可在基础上翻梁以上处设施工缝。混凝土下料振捣时按“分层、分段、连续不断地薄层浇筑”的原则进行，底板部分先浇筑并注意振捣密实，上翻梁部分在底板部分浇捣后2h再行浇筑，使底板混凝土有一定的沉落时间，混凝土浇筑至设计标高后，用长刮尺刮平，清除残余浮浆后用木蟹铁板打光，混凝土收水后用铁板反复压光，压闭混凝土表面毛细孔，提高混凝土防水性能和表面观感。
　　（二）裂缝产生的原因
　　大体积混凝土施工，由于混凝土内部与表面散热速率不一样，在其表面形成较大的温度梯度，从而引起较大的表面拉应力。此时混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，温差产生的表面拉应力，超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。此种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天（升温阶段）。
　　混凝土降温阶段，由于逐渐降温而产生收缩，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。这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束，也会产生很大的拉应力，直至出现收缩裂缝。
　　
　　二、裂缝控制措施
　　
　　（一）补偿收缩混凝土
　　即在混凝土中渗入UEA、HEA等微膨胀剂。例如用UEA 膨胀剂，以10%-20%等量取代水泥，拌制成补偿收缩混凝土，其限制膨胀率ξ2＝0.02%-0.05%，按公式α＝μESξ2，可在混凝土中建立0.2-0.7MPa的预压应力，从而抵制混凝土在硬化过程中全部或大部分拉应力，以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值大于或等于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝：ξ2－Sｍ≥ξp，使混凝土结构不裂。
　　（二）膨胀带
　　由于混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会与混凝土的早期收缩变形完全补偿，为了实现混凝土连续浇注无缝施工而设置的补偿收缩混凝土带，根据一些工程实践，一般超过60ｍ设置膨胀加强带。膨胀带要求设置在混凝土收缩应力发生最大部位，一般地板和侧墙长度方向的中间位置。对于超过普通混凝土伸缩缝设置间距的超长混凝土结构，要进行连续无缝施工可设置多条膨胀加强带。
　　1、作用。膨胀加强带混凝土的设计强度常比相邻的混凝土设计强度提高5-10MPa，从而提高膨胀加强带混凝土的抗拉强度，防止混凝土在此部位开裂。膨胀带内混凝土的膨胀剂应比带外其他混凝土掺量高一点，产生较大膨胀，而两侧混凝土的膨胀率较小，形成中部大两边小的膨胀区，从而补偿相应的收缩曲线，使任意长度可以不设伸缩缝。
　　2、做法。膨胀加强带宽2-3m，带的两侧布置中5mm的密孔钢丝网，将带内混凝土和带外混凝土分开，目的是不让混凝土中石子通过，钢丝网垂直布置在上下层（或内外层）钢筋之间，网两端分别绑扎在钢筋上。膨胀带内增设10%水平温度加强钢筋。与膨胀带方向垂直布置，两端伸出膨胀带２ｍ各与上下层（内外层）钢筋固定，配筋直径减小，间距加密。由于设置膨胀带主要是为了避免混凝土早期收缩变形，故膨胀带的保留时间可为10-15天，这比传统后浇带缩短30天的工期。满足工程连续无缝设计施工的要求。
　　（三）后浇带
　　后浇带作为膨胀加强带一样作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施，较长久性变形缝已有很大的改进并广泛应用。根据文献：结构长度是影响温度应力的因素之一，但只在一定范围对温度收缩应力较为显著，因此设置后浇带是“先放后抗、以放为主”的主要技术措施。后浇带的设计做法也各不相同。尤其是带内钢筋是否断开，有的不但钢筋连续，还做加强筋连接。
　　（四）超长无缝混凝土和间歇式施工
　　所谓无缝施工是相对概念，根据结构情况可无缝和少缝，但它不包括沉降缝，而是释放收缩应力的后浇缝。用HEA高效膨胀剂补偿混凝土收缩，在混凝土硬化过程中产生膨胀作用，受钢筋和邻位约束，在结构中建立少量预压应力。考虑结构安全，膨胀不能太大，且应14d基本结束。这一压应力大致可以补偿混凝土硬化过程产生的温差和干缩应力，防止收缩裂缝，或把裂缝控制在无害范围内（小于0.1mm），基于这一原理，掺HEA的结构自身可满足防水要求并延长后浇缝的长度。
　　
　　三、大体积混凝土的测温和养护
　　
　　为防止混凝土内外温差过大，造成温度应力大于同期混凝土抗拉强度而产生裂缝，应根据当时的施工情况和环境气温，采用了“蓄水法”进行混凝土养护。具体做法是：先在混凝土表面覆盖双层麻袋，浇水湿润。待混凝土初凝后，在基础周围砌挡水，蓄水深10cm，养护28天。
　　为及时掌握混凝土内部温度与表面温度的变化值，在基础内埋设测温点20个，深度分别设在板中及距表面10cm处，分别测量中心最高温度和表面温度，测温管均露出混凝土表面12cm。测温工作在混凝土浇筑完毕后开始进行，测温频率按持续28d考虑。
　　根据经验，大体积混凝土的温差变化在1-72h内波动最大，因此在这段时间现场值班不间断测量，测试频率为每2h一次，测试时要求记录以下数据：混凝土入模温度；每次测温时间，各测点温度值；各部位保温材料的覆盖和去除时间；浇水养护或恢复保温时间；异常情况如雨、风等发生的时间。
　　测温前确定混凝土内中心温度与表面薄膜下温差。当温差达到27℃时，必须采取保温应急措施，实测温度显示大多数测试点温差值在25℃以下，仅有两点一度温差值超过29℃，现场采取停止浇水养护和覆盖双层干麻袋后在1h内即以提高表面温度来降低内外温差。
　　
　　四、几点体会
　　
　　大体积混凝土施工关键是如何控制混凝土不产生裂缝，合理采取措施显得尤为重要。
　　基础大体积混凝土施工控制表面温度裂缝的产生，首先应从选定混凝土配合比入手。只要对掺合料、缓凝减水剂等选择合适，通过试配完全可以大大降低每立方混凝土的水泥用量，降低混凝土的最高绝热温升，从根本上解决升温阶段的裂缝产生。
　　对基础大体积混凝土而言，养护措施极为重要，应根据施工时的气温、测温情况，采取相应的养护方法。布置合理的测温手段是必不可少的，可以为养护提供调整依据。
　　掺加UEA-H高效微膨胀剂对混凝土能起到补偿收缩作用，可有效地提高混凝土的抗裂缝抗渗能力。
　　
　　参考文献：
　　1、混凝土使用手册[Z].1995.
　　2、混凝土结构工程质量验收规范GB50204-2002[S].
　　（作者单位：福建省第五建筑工程公司）

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