大体积混凝土施工技术浅论

2022-09-12

随着建筑业及施工技术的发展, 高层建筑、特殊功能构筑物、大型设备基础等工程, 在钢筋混凝土结构方面都含有大体积混凝土。由于各施工单位对大体积混凝土施工技术问题认识的不一致, 在施工措施上存在着不同程度的差异, 可能会影响大体积混凝土的施工质量与安全。本文关于大体积混凝土的施工技术问题作如下粗浅论述。

1 工程概况

重庆某大厦工程, 地下二层, 地上28层。总高91.6米。主楼中心基础为桩基筏形基础, 地下室面积1626m2, 建筑面积22861m2;核心筒部分底板高度2.30m, 混凝土强度等级为C45S10, 一次性浇筑混凝土量约3500m2。现场浇筑混凝土结构的几何尺寸较大, 且必须采取技术措施以避免水泥水化热及体积变化引起的裂缝, 该钢筋混凝土结构属大体积混凝土。

2 施工期温度应力的技术措施

在大体积混凝土施工时, 需同时验算内、外约束应力, 并采取减少温度应力的措施: (1) 降低混凝土的浇筑温度。混凝土的浇筑温度是指在分层浇筑时, 上层混凝土即将覆盖时下层混凝土表面以下3cm~5cm处的温度; (2) 降低混凝土最高温升, 最高温升是指混凝土浇筑后3~7d混凝土内部实测最高温度的平均值; (3) 减缓混凝土的降温速率, 即混凝土每天平均温度的减低值要小。

目前普遍施工单位在降低混凝土最高温升的措施是在配置混凝土时选用低热的水泥品种以降低水化热, 选用5mm~40mm的碎石, 增大粗骨料粒径, 以致能减少水泥用量而达到降低水化热、减少混凝土收缩和泌水的目的。同时掺入磨细粉煤灰和减水剂及外加剂等方法, 进一步改善混凝土的坍落度和粘塑性, 延长初凝时间, 以达到降低混凝土早期水化热温度。在减缓混凝土降温速率方面可采用混凝土表面覆盖保温材料的办法来减缓其降温速率。减缓混凝土的降温速率既可减少外约束应力, 同时也可减小混凝土的内外温差, 从而减小内约束应力。因此混凝土早期表面覆盖保温措施对减小温度应力尤为重要。混凝土浇筑后何时开始覆盖保温材料对保温最为有利也是值得探讨的。合理的保温覆盖时间应从混凝土降温时开始, 这是因为: (1) 混凝土在升温阶段是处于受压状态, 混凝土不可能出现裂缝。 (2) 如果在升温阶段即开始保温, 实际上是进行混凝土蓄热, 反而增加混凝土温升, 这对减少外约束应力是不利的。因此, 除冬季施工或遇到气温骤减外, 混凝土保温时间应至少在混凝土浇筑3d以后进行。

3 裂缝的防治措施

大体积混凝土产生裂缝的现象主要有温差裂缝、收缩裂缝、安定性裂缝和钢筋施工技术不当引起的裂缝等诸多因素, 在施工实践中须采取各种措施加以防治。

3.1 设计措施

(1) 合理设计混凝土的配合比。混凝土配合比设计时, 在保证混凝土具有良好工作性的情况下, 应尽可能降低混凝土的单位用水量, 采用“三低 (低砂率、低坍落度、低水灰比) , 二掺 (掺高效减水剂和高性能引气剂) , 一高 (高粉煤灰掺量) ”的设计准则, 生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值”的抗裂混凝土。 (2) 增配构造筋提高抗裂性能, 配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3%~0.5%。 (3) 避免结构突变产生应力集中, 在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。 (4) 在易裂的边缘部位设置暗梁, 提高该部位的配筋率, 提高混凝土的极限拉伸。 (5) 在征求设计和监理单位同意下, 应充分考虑施工时的气候特征。合理设置后浇缝, 在正常施工条件下, 后浇缝间距20m~30m, 保留时间一般不小于60d。如不能预测施工时的具体条件, 也可临时根据具体情况作设计变更。

3.2 施工措施

(1) 严格控制混凝土原材料的质量和技术标准。选用水化热低、初凝时间长的矿山水泥, 在条件许可的情况下, 应优先选用收缩性小或具有微膨胀性的抗裂水泥。减少水泥的用量, 在确定混凝土强度及坍落度的情况下, 宜用大粒径骨料、合理的集料级配, 并通过掺粉煤灰、缓凝减水剂来减少水泥用量。水泥用量一般控制在300kg/m以下。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%~83%。在选择骨料时, 应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。砂除满足骨料规范要求外, 应选用中、粗砂, 适当放宽石粉或细粉含量, 砂子中石粉比例一般在15%~18%为宜, 这样不仅有利于提高混凝土的工作性, 而且可提高混凝土的密实性、耐久性和抗裂性。

(2) 采用综合措施, 控制混凝土初始温度。 (1) 尽量不要使用刚出厂的水泥。通过掺用高效减水剂减少用水, 减少胶凝材料, 多掺粉煤灰和矿物掺和料降低混凝土内的水化热温度。 (2) 通过搭棚遮阳、水冷和风冷降温骨料以降低混凝土入模温度。夏季最好选择在夜间施工。 (3) 体内埋设冷却水管和风管、表面洒水冷却, 但要防止“过速冷却”和“超冷”。 (4) 在素混凝土条件下浇筑时投入适量毛石、蛮石 (粒径达150mm的大骨料) 以吸收热量, 但在此混凝土中, 毛石不应超过总体积的20%。 (5) 根据工程特点, 可以利用混凝土后期强度, 这样可以减少用水量, 减少水化热和收缩。

(3) 加强施工技术管理工作。 (1) 混凝土自由下落高度超过2m时, 应采用串筒、溜槽或振动管下落, 以保证混凝土拌合物不发生离析。 (2) 大体积混凝土要分层浇筑, 根据工程实际情况分别采用全面分层、分段分层、斜面分层。 (3) 振捣混凝土时, 应采用二次振捣法, 以保持混凝土良好的粘结, 提高密实度, 并及时排除混凝土表面的泌水。 (4) 混凝土尽可能晚拆模, 拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。 (5) 加强混凝土的养护, 提高早期强度, 确保混凝土内外温差不超过25℃。 (6) 设置测温装置, 加强观测并作好记录。 (7) 根据具体工程特点, 采用UEA补偿收缩混凝土技术。 (8) 对于高强混凝土, 应尽量使用中热微膨胀水泥, 掺超细矿粉和膨胀剂, 使用高效减水剂。 (9) 混凝土应养护至强度达到1.2N/mm2以上方可在其上行人。

(4) 控制钢筋施工不当引起的裂缝。在施工时, 一定要搭设工作平台, 避免人员、机械对钢筋的扰动;要在钢筋网之间增加横向、竖向支撑钢筋, 焊接成钢筋骨架, 增加钢筋骨架的刚度和稳定性, 以保证钢筋位置的准确。