试论大体积混凝土施工技术

2023-01-15

随着社会经济的发展, 高质量的施工技术也必然要求。目前在大体积施工过程之中, 最容易出现的质量通病就是结构的裂缝, 结构裂缝给工程质量造成严重影响。其主要是由于水泥水化热产生的温度应力超过了混凝土的抗拉强度所造成的。本文结合工程实例对大体积混凝土的施工技术进行论述。

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 混凝土温度应力分析

大体积混凝土产生裂缝是由多种原因造成的, 包括设计、材料、施工等, 而根本原因则是温度应力引起的应变造成的。在大体积混凝土结构中, 温度的变化可以引起裂缝并对结构的应力状态也有重要影响。温度应力的变化是复杂的, 它与结构形式、气候条件、施工过程、材料特性及运行条件等多种因素有密切关系。对温度应力的分析、温度控制和防止裂缝的措施, 是大体积混凝土结构设计与施工的前提。

2.1 混凝土温度应力分析

混凝土温度应力的类型主要有两种。

(1) 自生应力:边界上没有受到任何约束或者完全静定的结构, 如果结构内部温度是线性分布的, 即不产生应力, 如果结构内部温度是非线性分布的, 由于结构本身的互相约束而产生的应力, 称为自生应力。

(2) 约束应力:结构的全部或部分边界受到外界约束, 温度变化时不能自由变形而引起的应力。

由于混凝土弹性模量随着龄期而变化, 在大体积混凝土结构中, 温度应力发展过程分早期应力-中期应力-晚期应力三个阶段:早期应力阶段自浇筑混凝土开始, 至水泥放热作用基本结束时止, 一般约一个月左右;中期应力阶段自水泥放热作用基本结束至混凝土冷却到最终稳定温度;晚期应力自混凝土完全冷却以后的运行时期, 温度应力主要是由外界气温变化所引起的, 这些应力与早期和中期的残余应力相叠加形成了混凝土晚期应力。

3 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、混凝上的浇筑与捣固、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。

3.1 拌制与输送

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。

3.2 浇筑与捣固

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。

混凝上浇筑层的厚度, 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℃。

3.3 表面处理与养护

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l5℃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l4d。

3.4 后浇带的设置

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。

4 大体积混凝土施工技术的应用

4.1 工程概况

某综合商贸大厦主楼地下3层, 钢筋混凝上筏形基础承台板厚3.00m, 平面48.80m×48.80m, 承台混凝土量为6360m3。商住楼地下2层, 承台板厚1.80m, 混凝土量为1817m3。地下车库承台板厚1.00m, 混凝上量为2319m3, 承台中段设后浇带l道。承台混凝上强度等级为C30, 抗渗等级S6, 总量l0496.00m3。

4.2 施工方案

(1) 为保证相邻已有建筑安全, 先施工商住楼、车库基础, 后施工主楼基础, 这样承台施工由浅入深, 同时也降低了商住楼、车库的基坑降水费用。

(2) 主楼承台分两层浇筑, 每层厚1.5m, 商住楼承台一次浇筑, 承台中心水平位置埋设ф5 0冷却循环散热水管, 距承台底300mm至承台表面向上100mm埋没50散热水管, 间隔6000肋2l双向均匀布置, 即采用内散外蓄综合养护措施降低大体积混凝上的温升值3车库承台以后浇带分段一次浇筑至标高。

(3) 混凝土由现场搅拌。砂、石计量采用HP—800和风—800自动配料机各2台。混凝土输送采用HBT-60输送泵, 管径фl25, 同时采用吊斗容量为lm3的四23-B塔吊l台吊运部分混凝土, 以免浇筑过程中产生冷缝。