淺析大體積混凝土施工控制要點[10頁]

1、淺析大體積混凝土施工控制要點袁開剛摘要： 大體積混凝土的施工技術(shù)要求高，容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，為此要特別重視施工過程中混凝土因水泥水化熱引起的內(nèi)外溫度差而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力裂縫。本論文首先介紹大體積混凝土施工中常見病害、原因及質(zhì)量控制措施；接著以橋梁承臺施工為背景，從材料選擇、技術(shù)措施等相關(guān)環(huán)節(jié)描述大體積混凝土的施工過程控制。關(guān)鍵詞：大體積混凝土承臺水化熱 裂縫引言：現(xiàn)代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型橋梁墩臺、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等。它主要的特點就是體積大，一般實體最小尺寸厚度大于或等于1m。它的表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時，會

2、使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。所以必須從根本上分析它，來保證施工的質(zhì)量。工程概況：位于G204國道擴建工程項目蘇州太倉市境內(nèi)的楊林塘大橋主墩承臺尺寸為：14.2m9.255m3m，全橋10#墩（左右幅）、11#墩（左右幅）共四個主墩承臺。一、大體積混凝土常見病害、原因與預(yù)防處理措施一）常見病害：大體積混凝土澆筑中主要的質(zhì)量問題是裂縫，根據(jù)其深度的不同可以分為貫穿式裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。表面裂縫主要是溫度裂縫，一般危害較小，但影響外觀質(zhì)量；深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)斷面，對結(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生一定危害；貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫，它切斷了結(jié)構(gòu)的截面

3、，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害是最嚴重的。二）裂縫產(chǎn)生的主要原因有：1.水泥水化熱影響水泥在水化過程中產(chǎn)生了大量的熱量，因而使混凝土內(nèi)部溫度升高，當混凝土內(nèi)部與表面溫差過大時，就會產(chǎn)生溫度應(yīng)力與溫度變形。溫度應(yīng)力與溫差成正比，溫差越大，溫度應(yīng)力越大，當溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外力的約束力時，就會產(chǎn)生裂縫?；炷羶?nèi)部的溫度與混凝土的厚度及水泥用量有關(guān)，混凝土越厚，水泥用量越大，內(nèi)部溫度就越高。2.內(nèi)外約束條件的影響混凝土在早期溫度上升時，產(chǎn)生的膨脹受到約束而形成壓應(yīng)力。當溫度下降，則產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。另外，混凝土內(nèi)部由于水化熱而形成的中心溫度高，熱膨脹大，因而在中心區(qū)域產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉

4、應(yīng)力。若拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度，則混凝土將會產(chǎn)生裂縫。3.外界氣溫變化的影響大體積混凝土在施工階段，常受外界氣溫的影響?；炷羶?nèi)部溫度是由水泥水化熱引起的絕熱溫度、澆筑溫度和散熱溫度三者的疊加。當氣溫下降，特別是氣溫驟降，會大大增加外層混凝土與混凝土內(nèi)部的溫度梯度，產(chǎn)生溫差和溫度應(yīng)力，使混凝土產(chǎn)生裂縫。4.混凝土的收縮變形混凝土中的80%水分要蒸發(fā)，約20%的水分是水泥硬化所必需的。而最初失去的30%自由水分幾乎不引起收縮，隨著混凝土的陸續(xù)干燥而使20%的吸附水逸出，就會出現(xiàn)干燥收縮，而表面速度快于中心。由于表面的干縮受到中心部位混凝土的約束，因而在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。所以設(shè)計中往往

5、在表面布設(shè)抗裂鋼筋網(wǎng)片，來防止混凝土收縮產(chǎn)生的干裂。5.混凝土的沉陷裂縫支架、支撐等變形下沉會引發(fā)結(jié)構(gòu)裂縫，過早拆除模板支架易使未達到強度的混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫和破損。三）預(yù)防和處理措施：當在施工中出現(xiàn)以上裂縫的征兆時，需立即采取如下預(yù)防措施： 1. 降低混凝土的澆筑溫度。如采用降低骨料的溫度，或加冰水，或采取有效措施減少混凝土的溫度回升，或用液態(tài)氮降低混凝土的溫度等。 2. 降低混凝土的澆筑厚度，使混凝土的水化熱充分散失?？荚嚧笕珖畲蠼逃惥W(wǎng)站(wwwE)3. 加強澆筑混凝土的表面保護。如澆筑后，表面應(yīng)及時用麻袋等覆蓋，并灑水養(yǎng)護，在炎熱夏天應(yīng)適當延長這一狀態(tài)養(yǎng)護。二、大體

6、積混凝土的質(zhì)量控制要點一）材料要求和配合比設(shè)計要科學合理：1. 充分利用水泥中后期的強度，減少水泥的用量，以控制水化熱。 2. 使用水化熱較低的大壩水泥、礦渣水泥、粉煤灰水泥或低強度水泥等。3. 嚴格控制集料的級配及其含泥量。如果含泥量過大，則不僅會增加混凝土的收縮，而且還會引起混凝土抗拉強度的降低，影響其抗裂性能。4. 選用合適的緩凝、減水劑，改善混凝土性能。5. 控制好混凝土的塌落度。二） 混凝土的攪拌、運輸與澆筑方案、分層分塊澆筑 采取分層澆筑混凝土，利用澆筑面散熱，以大大減少施工中出現(xiàn)裂縫的可能性。采用全面分層、分段分層及斜面分層的措施。三） 溫度及養(yǎng)護控制 大體積混凝土養(yǎng)護的關(guān)鍵是保

7、持適宜的溫度，以便控制混凝土內(nèi)外溫差，促進混凝土強度的正常發(fā)展的同時防止混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。大體積混凝土的養(yǎng)護，不僅僅要滿足強度的增長需要，還應(yīng)通過溫度控制，防止溫度變形而引起的混凝土開裂。主要措施有：1. 降低混凝土入倉溫度，冷卻骨料，或加入冰塊等。2. 控制結(jié)構(gòu)物混凝土體的內(nèi)外溫度差。按規(guī)定在部分混凝土中適量埋入石塊或在混凝土中埋設(shè)冷卻水管，通水冷卻。 3. 混凝土澆筑安排在一天中氣溫較低時進行。 4. 區(qū)別不同的環(huán)境、條件，對已澆筑的混凝土分別采取澆水、覆蓋、積水等相應(yīng)的養(yǎng)護方法。下表為大體積混凝土濕潤養(yǎng)護時間：水泥品牌養(yǎng)護時間硅酸鹽、普通硅酸鹽水泥14火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽

8、水泥、礦渣硅酸鹽大壩水泥21現(xiàn)場摻粉煤灰水泥三、大體積混凝土承臺的施工措施本工程中，主墩承臺的施工順序為：鋼板樁圍堰的施工-基坑開挖與排水-樁頭鑿除-承臺墊層施工-承臺放樣-鋼筋與冷卻管施工-模板施工-混凝土施工與養(yǎng)護。1.鋼板樁圍堰施工2.基坑開挖、排水3.多余樁頭破除承臺開挖到底標高后，清除松散軟土，處理好地基，破樁頭。破樁頭時，對于好的混凝土，要控制好標高，保證樁頭嵌入長度15cm，對于混凝土有松散雜泥漿等現(xiàn)象，一定要破到好的混凝土面，破出的樁頭用吊車調(diào)出，并廢除掩埋，然后進行動測及樁位偏差檢查。合格后即可繼續(xù)施工，檢測后請檢測單位出據(jù)檢測資料和質(zhì)量合格結(jié)論。4.混凝土墊層樁頭破除后，進

9、行封底。封底前人工清除松散土，處理基礎(chǔ)軟弱部分，灑布510cm的石子后，用C20混凝土進行封底，混凝土封底厚度在20cm左右，如果持力層較差，混凝土封底厚度在50cm左右?；炷练獾滓⒁鈽烁叩目刂疲ＷC承臺下15cm的素混凝土保護層5. 施工放樣在混凝土墊層上，對承臺進行二次施工放樣，并在混凝土墊層上彈出墨線標記，用全站儀復(fù)核。6.鋼筋與冷卻管施工樁基質(zhì)量檢測合格后，放出承臺的縱橫向中心線及邊線，承臺輪廓線放出后，首先將樁基鋼筋予以喇叭型成型，再按照設(shè)計圖紙及有關(guān)規(guī)范要求進行綁扎鋼筋。鋼筋施工順序：承臺底層鋼筋承臺架立鋼筋冷卻管承臺側(cè)面鋼筋墩身預(yù)埋鋼筋承臺頂層鋼筋施工預(yù)埋件。承臺體積較大，防

10、止混凝土澆筑前水化熱過大引起溫度破裂，因此在鋼筋安裝好后布設(shè)冷卻管，冷卻管用40mm的鐵皮波紋管做成，在垂直位置布置兩層，第一層距上口100cm，第二層距下口100cm，每層平面布置時，間距小于1.0m，靠近承臺邊緣的冷卻管，距承臺邊50cm。在澆筑承臺前，預(yù)留好進水口和出水口。進水水管從承臺頂面進入，在承臺頂面出水。輸送冷卻水時，注意進水速度不要過快，使用一寸泵即可。排出的冷卻水集于承臺基坑中，用于繼續(xù)循環(huán)冷卻養(yǎng)護承臺，同時在冷卻管邊20cm左右預(yù)埋一根一端封閉的波紋管，便于檢測通水冷卻后溫度變化。7.模板支立側(cè)板采用大塊鋼模板，模板表面刷脫模劑，以12#槽鋼為豎楞，間距50cm，在承臺上、

11、中、下位置以16螺絲對拉，間距60cm。在模板上口用花籃螺絲連在地錨上，每 1m設(shè)一道，以防澆注期間，混凝土不均勻側(cè)壓力造成的承臺上口偏移。接縫為平縫，采用橡膠止?jié){條止?jié){，且做好模板底口的止?jié){措施。鋼筋、模板施工經(jīng)自檢、監(jiān)理工程師檢查符合要求后才能進行承臺混凝土施工。模板施工完成后技術(shù)人員測量標高，確定承臺混凝土的頂面高程，并在模板上劃紅線標明。8.混凝土澆筑立模結(jié)束后，對縱橫向中心線進行檢查，模板安裝就位后，經(jīng)自檢合格后再由監(jiān)理工程師復(fù)查合格后澆筑承臺混凝土。本工程采用商品混凝土澆筑，對主要材料要求如下：（1） 水泥考慮普通水泥水化熱較高，特別是應(yīng)用到大體積混凝土中，大量水泥水化熱不易散發(fā)，

12、在混凝土內(nèi)部溫度過高，與混凝土表面產(chǎn)生較大的溫度差，便混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當表面拉應(yīng)力超過早期混凝土抗拉強度時就會產(chǎn)生溫度裂縫，因此確定采用水化熱比較低的礦渣硅酸鹽水泥，標號為525#，通過摻加合適的外加劑可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗?jié)B能力。（2） 粗骨料采用碎石，粒徑5-25mm，含泥量不大于1%。選用粒徑較大、級配良好的石子配制的混凝土，和易性較好，抗壓強度較高，同時可以減少用水量及水泥用量，從而使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升。（3） 細骨料采用中砂，平均粒徑大于0.5mm，含泥量不大于5%。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制的混凝土比采用細砂拌制的混凝土可減少用水

13、量10%左右，同時相應(yīng)減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，并可減少混凝土收縮。（4） 粉煤灰由于混凝土的澆筑方式為泵送，為了改善混凝土的和易性便于泵送，考慮摻加適量的粉煤灰。按照規(guī)范要求，采用礦渣硅酸鹽水泥拌制大體積粉煤灰混凝土時，其粉煤灰取代水泥的最大限量為25%。粉煤灰對水化熱、改善混凝土和易性有利，但摻加粉煤灰的混凝土早期極限抗拉值均有所降低，對混凝土抗?jié)B抗裂不利，因此粉煤灰的摻量控制在10以內(nèi)，采用外摻法，即不減少配合比中的水泥用量。按配合比要求計算出每立方米混凝土所摻加粉煤灰量。（5） 外加劑設(shè)計無具體要求，通過分析比較及過去在其它工程上的使用經(jīng)驗，每立方米混凝土2kg，

14、減水劑可降低水化熱峰值，對混凝土收縮有補償功能，可提高混凝土的抗裂性。具體外加劑的用量及使用性能，商品混凝土站在澆筑前應(yīng)報告送達施工單位。技術(shù)措施：（1）混凝土在攪拌站集中拌制，運輸考慮由機動混凝土運輸車運到現(xiàn)場，通過滑槽入模，以及混凝土輸送泵輸送兩種方案，我項目部采用混凝土輸送泵輸送方式進行。（2）澆筑采用分層澆筑法，每層厚40cm，由一方向向另一方向推進?；炷琳駬v采用插入式振動器振搗，作用半徑按40cm考慮。準確撐握振搗時間以混凝土振出砂漿時為好，做到既不欠振，又不過振，更不可漏振，振動棒向上提升緩慢，以免振動棒上提過快形成空洞，確保混凝土振搗密實?；炷翝埠煤?，頂面用木挫板“走”兩遍，

15、并用鐵板收光。9、混凝土養(yǎng)護與拆模（1）澆筑結(jié)束后，用一次性塑料薄膜和土工布覆蓋，24小時后即開始灑水前養(yǎng)生，灑水應(yīng)保證混凝土面經(jīng)常處于濕潤狀態(tài)，養(yǎng)生時間為21天。（2）對于冷卻管要保護，不能斷裂、堵塞，水冷卻管通水，當水進出口溫度基本相同時，停止供水，養(yǎng)生至57天。（3）在圍堰和承臺之間的空檔處用彩條布和土工布覆蓋，在冬季施工中起保溫作用，防止風進入承臺和圍堰空檔處，加大溫差。（4）通水冷卻，通過對埋設(shè)于承臺內(nèi)部的冷卻管灌水冷卻來控制混凝土的內(nèi)部的最高溫度，內(nèi)表溫差，降溫速率。冷卻水管采用壁厚3.0mm，直徑為40mm的鐵皮波紋管，冷卻水為河水，冷卻管埋設(shè)按照冷卻水由熱中心區(qū)流向邊緣區(qū)的原則

16、，進水口設(shè)在靠近混凝土中心，出水設(shè)在混凝土邊緣區(qū)，冷卻水管共布置二層，其垂直距離承臺底0.75m，距離承臺頂0.75m，橫向水平間距為不小于1m。最外層水管距離混凝土邊緣距離為0.5m。冷卻水管使用及其控制要求如下：冷卻水管使用前應(yīng)進行壓水試驗，防止管道漏水、阻水；混凝土澆筑至各層冷卻水管標高后開始通水，通水時間一般為1015d，具體時間可根據(jù)檢測結(jié)果確定。在出水口處設(shè)置調(diào)節(jié)流量的水閥及測流量的設(shè)備，保證冷卻水管進水溫度與混凝土內(nèi)部最高溫度之差不超過25的條件下，盡量采用適宜溫水或者循環(huán)水作為冷卻水。（5）合理安排拆模時間，由于鋼模板的導(dǎo)熱性能好，在拆模之前應(yīng)對其包裹覆蓋。為盡量減少內(nèi)表溫差，

17、拆模時間擬選擇在氣溫較高時進行，拆模后立即包裹覆蓋，以防止表面溫度下降過快。10.混凝土溫控現(xiàn)場監(jiān)測溫度監(jiān)測的內(nèi)容根據(jù)溫控設(shè)計原則，溫度主要監(jiān)測內(nèi)容：混凝土內(nèi)外溫度，大氣溫度、冷卻水管進出口水溫度。為做到信息化施工，真實反映各層混凝土的溫控效果，以便在出現(xiàn)異常情況下及時采取有效措施，在承臺混凝土中布設(shè)三組溫度感應(yīng)器，測溫感應(yīng)器連接導(dǎo)線綁扎在鋼筋上，所有導(dǎo)線在承臺頂與混凝土結(jié)合部位用塑料軟管進行保護，并將導(dǎo)線編號標記。各項測試項目應(yīng)在混凝土澆筑后立即進行，連續(xù)不斷?；炷恋臏囟葴y試，峰值出現(xiàn)以前每2h監(jiān)測一次，峰值出現(xiàn)每4h監(jiān)測一次，持續(xù)5d，然后轉(zhuǎn)入每天測兩次，直到溫度變化基本穩(wěn)定。測溫時發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部最高溫度與部門溫度之差達到25度或溫度異常，應(yīng)及時通知技術(shù)部門和項目技術(shù)負責人，以便及時采取措施。11.主要管理措施1、拌制混凝土的原材料均需進行檢驗，合格后方可使用。同時要注意各項原材料的溫度，以保證混凝土的入模溫度與理論計算基本相近。2、在混凝土攪拌站設(shè)專人摻入外加劑，摻量要準確。3、施工現(xiàn)場對商品混凝土要逐車進行檢查，測定混凝土的坍落度和溫度，檢查混凝土量是否相符。同時嚴禁混凝土攪拌車在施工現(xiàn)場臨時加水。4、混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進行，間歇時間不得超過35h，同時已澆筑的混凝土表面溫度在未被新澆筑的混凝土覆蓋前不得低于相關(guān)規(guī)