浅谈大体积混凝土工程施工质量的控制

大体积混凝土是指体积较大又就地浇筑、成型、养护的混凝土。常为石子粒径较大而水泥用量又较少的混凝土。大体积混凝土主要用在大坝、反应堆体,高层建筑深基础底板以及大型设备基础结构。为了保证大体积混凝土构筑物能够满足设计条件和经久的稳定性,其混凝土必须具备耐久性好、水密性大,有足够的强度。大体积混凝土的最主要特点是以大区段为单位施工的厚大体积混凝土,由此带来的问题是水泥水化产生的水化热引起的温度升高,冷却时发生裂缝。大体积混凝土分项工程,在单位工程中占据相当重要的地位,而厚大体积混凝土的施工质量控制,除应满足一般混凝土工程的基本施工工艺措施外,对于浇筑方案、施工养护、裂缝防治等方面尚有一些特殊的技术要求。下面,本人结合自己的工作实践,就此谈些体会和看法,希能引起同行的共鸣。

1 大体积混凝土施工存在的主要问题

(1)泌水现象:由于混凝土分层分段浇筑,使混凝土上下浇筑层施工间隔时间较长,各分层之间产生泌水层,导致混凝土层间粘结力降低。

(2)干燥收缩裂缝:混凝土硬化后,内部的游离水会由表及里逐渐蒸发,导致混凝土相应地产生干燥收缩。在约束条件下,收缩变形导致的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时,混凝土就会出现由表及里的干燥收缩裂缝,影响结构的耐久性和承载能力。

(3)温度裂缝:水泥水化过程中产生大量的热量,每克水泥放出502J的热量,如果以水泥用量350kg/m3~550kg/m3来计算,每m混凝土将放出1 7 5 0 0 k J~2 7 5 0 0 k J的热量,从而使混凝土内部温度升高,在浇筑温度的基础上,通常升高35℃左右,如果浇筑温度为28℃,则混凝土内部温度将达到65℃左右。如没有降温措施或浇筑温度过高,混凝土内部的温度还会更高。混凝土内部的最高温度大约发生在浇筑后的3d~5d,因为混凝土内部和表面的散热条件不同,所以混凝土中心温度高,表面温度低,形成温度梯度,造成温度变形和温度应力,当这种温度应力超过混凝土抗拉强度时,就会产生裂缝。

(4)施工冷缝:因大体积混凝土的混凝土浇筑量大,在分层浇筑中,前后分层浇筑的间隔时期没有控制在混凝土的初凝之前,遇到了停电、停水及其它恶劣气候条件等因素的影响,致使混凝土不能连续浇筑而出现冷缝。

2 大体积混凝土的施工方案的制定

2.1 浇筑方案

厚大体积的混凝土浇筑时,为了保证结构的整体性和施工的连续性,当采用分层浇筑时,应保证在下层混凝土初凝前将上层混凝土浇筑完毕。常用的分层浇筑方法包括全面分层、分段分层和斜面分层。

(1)全面分层。在整个模板内,将结构分成若干个厚度相等的浇筑层,浇筑区的面积即为基础平面面积。浇筑混凝土时从短边开始,沿长边方向进行浇筑,要求在逐层浇筑过程中,第二层混凝土要在第一层混凝土初凝前完成施工操作。

(2)分段分层。当采用全面分层施工方案时,浇筑强度很大,现场混凝土搅拌机、运输和振捣设备均不能满足施工要求时,可采用分段分层方案。浇筑混凝土时,将结构沿长边方向分成若干段,浇筑工作从底层开始,当第一层混凝土浇筑一段长度后,便回头浇筑第二层;当第二层浇筑一段长度后,回头浇筑第三层,以此类推向前呈阶梯式推进。分段分层方案适用于结构厚度不大而面积或长度较大的施工段面情况。

(3)斜面分层。对于浇筑长度较大的结构,可采用斜面分层的施工方案,即混凝土一次浇筑到顶,由于混凝土自然流淌而形成斜面。混凝土的振捣工作从浇筑层下端开始逐渐上移。

2.2 施工振捣

混凝土采取振捣棒振捣,在振动界限以前对混凝土进行二次振捣,排除混凝土因泌水在粗集料、水平钢筋下部生成的水分和空隙,提高混凝土与钢筋的握裹力,防止因混凝土沉落而出现的裂缝,减少内部微裂,增加混凝土的密实度,使混凝土的抗压强度得以提高,从而提高混凝土的抗裂性。

2.3 施工养护

(1)养护方法。对于大面积混凝土结构可采用蓄水养护和塑料薄膜养护。塑料薄膜养护是将塑料溶液喷涂在已凝结的混凝土表面上,待挥发后形成一层薄膜,使混凝土表面与空气隔绝,混凝土中的水分不再蒸发,保持其内部处于湿润状态。

(2)养护时间。为了确保新浇筑的混凝土有一个适宜的硬化条件,防止由于早期干缩而产生裂缝,大体积混凝土浇筑完毕后,应在12小时内加以覆盖和浇水。普通硅酸盐水泥拌制的混凝土,养护时间不得少于14天;矿渣水泥、火山灰等水泥拌制的混凝土,养护时间不得少于21天。浇水养护的次数应能保证混凝土处于足够的润湿状态为准。养护初期,水泥的水化作用进行较快,需水量也较多,浇水次数应增多;当气温较高时,也要加大浇水次数;养护用水的水质与拌制混凝土时的用水相同。

2.4 裂缝防治

(1)大体积混凝土工程,优先选用低水化热的矿渣水泥拌制,并适当使用缓凝减水剂。

(2)在保证混凝土设计强度等级的前提下,适当降低水灰比,减少水泥用量。

(3)降低混凝土的入模温度,控制混凝土的内外温差(当设计无要求时,控制在25℃以内)。如降低拌和用水的温度(拌和水中加冰屑或用地下水);骨料用水冲洗降温,避免曝晒。

(4)及时对混凝土进行覆盖,切实做好保温、保湿工作。

(5)可预埋冷却水管,通入循环水将混凝土内部热量带出,进行人工导热,尽可能降低混凝土的施工温度。

2.5 冬期施工

(1)冬期施工中配制混凝土所用水泥应优先选用活性高、水化热量大的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,不宜使用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。水泥的强度不得低于42.5,最小水泥用量不宜小于300kg/m3,水灰比不应大于0.6。水泥不得直接加热,使用前1~2天运入暖棚存放,暖棚温度宜在5℃以上。因为水的比热是砂石骨料的5倍左右,所以冬期拌制混凝土时,应优先采用加热水的方法,但水的温度不得超过有关规定。

(2)骨料要求提前清洗和贮备,确保清洁无冻块和冰雪。冬期施工拌制混凝土的砂、石温度要符合热工计算需要的温度。骨料加热的方法有:将骨料放在铁板上面,底下燃烧直接加热;或通过蒸气管、电热线加热等,但不得用火焰直接加热骨料。

(3)原材料不论用何种方法加热,在设计加热设备时,必须求出每天的最大用料量和要达到的温度,根据原材料的初温和比热,求出需要的总热量。同时考虑加热过程中热量的损失,有了要求的总热量,即可决定采用热源的种类、规格和数量。

(4)钢筋的冷拉可在负温下进行,但温度不得低于-20℃。如果采用控制张拉应力的方法,其冷拉应力应较常温下提高30N/mm2;采用冷拉率控制方法时,冷拉率和常温相同。钢筋的焊接宜在室内进行。

实践证明,只要我们严格按照施工操作规范的要求,综合考虑影响大体积混凝土施工质量的关联要素,实施全方位、全过程控制,就一定能够探索出一套行之有效的质量控制措施。

摘要：本文从理论研究的角度,科学分析大体积混凝土施工中常会出现的质量问题,并结合工程实际,提出一些具体的施工方案。

关键词：大体积混凝土,施工,质量,控制措施