【摘要】近年来,随着社会的发展,我国的现代化建设的发展也越来越迅速。大体积混凝土在目前建筑工程中应用最为广泛,它可以用来建设高层楼房基础,大型设备基础以及水利大坝等比较大的项目工程,是建筑工程打地基的关键。但由于大体积混凝土具有施工要求高,水泥水热化大的特点,导致在施工过程中很可能出现因混凝土内外温差过大产生温度裂缝,影响工程质量,因此施工企业在浇筑大体积混凝土时,一定要注意控制好混凝土内部温度。接下来,本文从原材料的选用、配合比设计、施工过程控制、养护条件等环节的质量控制进行详细的阐述。
作者简介:朱平;泸州建中混凝土有限公司
doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2020.02.1953
一、大体积混凝土定义
根据我国《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018里规定:混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土,称之为大体积混凝土。
二、大体积混凝土特点
结构厚实,混凝土量大,工程条件复杂(一般都是地下现浇钢筋混凝土结构),施工技术要求高,水泥水化热较大(预计超过25度),易使结构物产生温度变形。大体积混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外,对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大,约束作用所产生的温度力也愈大,如采取控制温度措施不当,温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时,则易产生裂缝。
三、大体积混凝土的浇筑方案
1.原材料的选用
(1)粗骨料宜采用连续级配,细骨料宜采用中砂。(2)外加剂宜选用缓凝剂、减水剂。高效减水剂和引气剂复合使用对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量,改善新拌混凝土工作性,提高硬化混凝土力学、热学、变形、耐久性等性能起着重要作用。(3)大体积混凝土在保证混凝土强度及和易性要求的前提下,应提高掺和料及骨料的含量,以降低单位水泥的用量,降低水化热。(4)降低原材料的温度,拌制混凝土可以加入冰块从而达到降低原材料的温度。(5)水泥选用收缩性小活具有微膨性、凝结时间长的水泥。优先选用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。
2.合理的配合比
混凝土配合比的合理性不仅仅影响到混凝土自身强度要求,还会影响浇筑时的泵送要求、坍落度、和易性等,以及混凝土浇筑后的水化热产生的多少,特别是大体积混凝土水化热的控制将影响到混凝土的裂缝控制既而影响整个大体积混凝土的质量。
(1)、确定合理的水泥。在大体积混凝土中,混凝土温度的升高主要因素是水泥产生的水化热,因而,对大体积混凝土原材料水泥应该选用低水化热和凝结时间较长的水泥,以减低水泥所产生的水化热。如要采用高水化热的水泥,就必须采取相应措施延缓水化热的释放,如掺入缓凝剂。(2)、砂石料的级配要合理。一般情况下,石料要采用连续级配,砂料采用中砂,并严控砂石料的空隙率、含泥量、吸水率及压碎指标。(3)、合理掺加混凝土用掺和料(如粉煤灰)、外加剂(如缓凝剂、减水剂),从而降低水泥水化热。(4)、作好混凝土配合比的试配工作。资料,对比现场情况(或预拌厂拌制现场)砂、石料含水率、含泥量等与试验室试配原材料的差别,适当调整混凝土配比,满足实际混凝土拌制要求,以达到质量标准。
3.生产过程运输控制
生产混凝土前检查计量称计量是否准确,严格控制出厂坍落度,坍落度不宜超过180mm,合理控制发料节奏,保证现场不掉料、不堆积料。
4.混凝土浇筑
浇筑前拟定浇筑方案,除应满足每一处混凝土在初凝以前就上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外,还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响,常采用的方法有以下几种:
(1)全面分层:即在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后,再回头浇筑第二层,此时应使第一层混凝土还未初凝,如此逐层连续浇筑,直至完工为止。采用这种方案,适用于结构的平面尺寸不宜太大,施工时从短边开始,沿长边推进比较合适。必要时可分成两段,从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。(2)分段分层:混凝土浇筑时,先从底层开始,浇筑至一定距离后浇筑第二层,如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多,所以浇筑到顶后,第一层末端的混凝土还未初凝,又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少,结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。(3)斜面分层:要求斜面的坡度不大于1/3,适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始,逐渐上移。混凝土的振捣也要适应斜面分层浇筑工艺,一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处,保证上部混凝土的捣实。下面一道振动器布置在近坡脚处,确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前推进,震动器也相应跟上。
5.混凝土振捣
大体积混凝土的整体性要求比较高,因此浇筑时一般要求连续浇筑分层捣实。施工中一般有三种浇筑方案:(1)对平面尺寸不大的结构可采用全面分层方案;(2)对结构厚度不大而面积或长度较大的可采用分段分层方案;(3)对长度较大的结构可采用斜面分层方案。
特殊情况下,当大体积混凝土平面尺寸过大时,可以适当设置后浇缝,以减小外约束力和温度应力,同时也有利于散热,降低混凝土的内部温度。混凝土浇筑时要严格控制浇筑质量,浇筑层的厚度用插入式振捣时振动器作用部分长度的1.25倍,一般选20~30cm为宜,浇筑混凝土时应注意防止混凝土的分层离析,倾落高度超过2m时,应采用串筒,斜槽、溜管等下料,串筒布置应适当浇筑面积、浇筑速度和摊平混凝土堆的能力,其间距不得大于3m,布置方式如交错式或行列式。
6.混凝土养护
由于大体积混凝土在养护期间必须严格控制其内外温差,确保不出有害裂缝,因此养护是一项十分关键的工序。大体积混凝土的养护主要有保温和保湿法。保温是为了保持混凝土表面温度不至于过快散失,减小混凝土表面的温度梯度,防止产生表面裂缝,使混凝土的平均总温差所产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度,防止产生贯穿裂缝;保湿的作用是使尚在混凝土强度发展阶段内,潮湿的条件可防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝,另外可使水泥的水化顺利进行,提高混凝土的抗拉伸强度。为了确保混凝土有适宜的硬化条件,防止在旱期由于干缩而产生裂缝,应在混凝土浇筑完毕后12h内加以覆盖浇水,且养护时间不低于14天。
结语:
在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点:
(1)混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃;当结构混凝土具有足够的抗裂能力时,不大于25℃~30℃。
(2)混凝土拆模时,混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。
(3)采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行,还有常见的投毛石法,均可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。
(4)在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等),在缓慢的散热过程中,使混凝土获得必要的强度,以控制混凝土的内外温差小于20℃。
参考文献:
[1]蒋国程,张鹏.大体积混凝土施工质量的控制措施浅析[J].科技展望,2016,26(9):26.
[2]蔡明星.大体积混凝土施工中的裂缝控制要点及措施[J].工程技术:全文版,2016(8):198.