大体积混凝土施工及质量控制措施

浅谈大体积混凝土施工及质量控制措施【内容提要】简要介绍了大体积混凝土施工的特点，大体积混凝土结构产生裂缝等质量问题的原因,并从大体积混凝土施工的材料、过程、设计和维护等方面出发综合解决,并提出了预防和减少大体积混凝土结构裂缝的方法和施工中需要注意的几个问题。【关键词】大体积混凝土、裂缝、质量、控制1.大体积混凝土施工的特点大体积混凝土的概念界定是指混凝土结构或构件实体最小尺寸大于等于1m，因水泥水化热引起混凝土内外温差过大，或最小尺寸虽在1m以下，但因降温收缩约束作用较大，预计会导致裂缝的混凝土，称为大体积混凝土。随着我国经济的不断发展，大型基础设施建设日益扩大，大型混凝土构件也日益增多，但是大体积混凝土容易出现裂缝也是困扰施工单位多年的质量通病，裂缝较多较深将直接影响结构安全。因此必须高度重视大体积混凝土施工控制，保证施工质量。大体积混凝土具有结构体型大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术高等特点；且混凝土设计强度较高，单方水泥用量较多，水化热引起的混凝土内部温度较一般混凝土要大的多。大体积混凝土硬化期间水泥水化过程释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，由此产生的温度应力和收缩应力，便导致混凝土结构出现裂缝的主要因素，必须采取相应技术措施妥善处理温度差值、合理解决温度应力并控制裂缝开展。2.大体积混凝土施工质量控制措施2.1混凝土原材料质量控制大体积混凝土质量控制的好坏与原材料的质量是分不开的。因此须首先从原材料入手，在满足设计强度和耐久性等要求的前提下，合理选择原材料。2.1.1水泥在满足强度和耐久性等要求的前提下，宜选用低热或中热的矿渣水泥、火山灰水泥，严禁使用安定性不合格的水泥。由于大体积混凝土工程量大，水泥用量多，水泥供应难以做到按施工要求的品种标号一次进场，因此要加强水泥进场的检验和试配工作。2.1.2骨料2.1.2.1粗骨料采取连续级配或合理的掺配比例。其最大粒径不得大于钢筋最小间距的3/4。当采用泵送混凝土时，为了提高混凝土的可泵性和控制增加水泥用量，可参照表1选用。骨料中不得含有有机杂质，其含泥量应≤1%。表1泵送大体积混凝土粗骨料最大粒径（㎜）管道直径（mm）100125150砾石304050碎石2530402.1.2.2细骨料宜选用粗砂或中砂，含泥量应≤3%。当采用泵送混凝土时，其细度模数以2.6～2.8为宜。控制细砂以0.3㎜筛孔的通过率为15～30%；0.15㎜筛孔的通过率为5～10%。2.1.3粉煤灰据国内外大量试验资料和工程实践，混凝土中掺入粉煤灰后，不仅能代替大部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球形起润滑作用，可大大改善混凝土的工作性和可泵性，可明显地降低混凝土水化热。为了减少水泥用量，可掺入水泥用量15%～20%的Ⅱ级粉煤灰取代10%～15%的水泥。2.1.4外加剂为了满足混凝土的和易性和减缓水泥早期水化热发热量的要求，宜在混凝土中掺入适量的缓凝型减水剂。混凝土初凝时间控制在5h，终凝时间在12h为宜。2.2配合比设计配合比设计时尽量利用混凝土60天或90天的后期强度，以满足减少水泥用量的要求。但必须征得设计单位的同意和满足施工荷载的要求。混凝土配合比应根据使用的材料通过试配确定。一般要求水泥用量宜控制在260kg/m3～300kg/m3。水灰比应≤0.6。砂率应控制在0.33～0.37（泵送时宜为0.4～0.45）。坍落度应根据配合比要求严加控制，当采用商品混凝土泵送时，坍落度的增加应通过调整砂率和掺用减水剂或高效减水剂解决，严禁在现场随意加水以增大坍落度，并应控制在10㎝～14㎝为宜。2.3施工准备工作大体积混凝土施工前的准备工作，除按一般混凝土施工前必须进行的物质准备、机具准备、技术准备和现场准备外，应根据其施工的特殊性，做好附属材料和辅助设备的准备工作，如冰、冰水箱（池）、真空吸水设备、水泵、测温设备等。尤其要做好专项施工方案的编制工作。2.4施工工艺2.4.1混凝土拌制及运输大体积混凝土的施工，一般宜在低温条件下进行，即最高气温≤30ºC时为宜。气温大于30ºC时，应周密分析和计算温度（包括收缩）应力，并采取相应的降低温差和减少温度应力的措施。混凝土的配制应严格掌握各种原材料的配合比，其重量允许误差为：水泥、外掺合料±2%；粗、细骨料±3%；水、外加剂溶液±2%。混凝土的搅拌时间，自全部拌合料装入搅拌筒内起到卸料止，一般应不少于1.5min～2min。雨季施工期间，应勤测粗细骨料的含水量，并随时调整用水量和粗细骨料用量。搅拌后的混凝土，应及时用混凝土运送车运至浇筑地点，入模浇筑。在运送过程中，要防止混凝土离析、灰浆流失、坍落度变化等现象，如发生离析现象，必须进行人工二次拌合后方可入模。2.4.2混凝土浇筑大体积混凝土的浇筑，应根据整体连续浇筑的要求，结合结构尺寸的大小、钢筋疏密、混凝土供应条件等具体情况，选用以下三种方法。2.4.2.1全面分层即将整个结构浇筑层分为数层浇筑，当已浇筑的下层混凝土尚未凝结时，即开始浇筑第二层，如此逐层进行，直至浇筑完成。这种方法适用于结构平面尺寸不太大的工程。一般长方形底板宜从短边开始，沿长边推进浇筑；亦可从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。2.4.2.2分段（块）分层适用于厚度较薄而面积或长度较大的工程。施工时从底层一端开始浇筑混凝土，进行到一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其它各层。2.4.2.3斜面分层适用于结构的长度超过厚度三倍的工程，振捣工作应从浇筑层的底层开始，逐渐上移，以保证分层混凝土之间的施工质量。2.4.3混凝土振捣混凝土应采用机械振捣。振捣棒的操作，要做到“快插慢拔”，在振捣过程中，宜将振动棒上下略有抽动，以使振动均匀。每点振捣时间一般以20s～30s为宜，但还应视混凝土表面呈水平不再显著下沉、不再出现气泡、表面泛出灰浆为准。分层浇筑时，振捣棒应插入下层5㎝左右，以消除两层之间的接缝。振捣时要防止振动模板，并应尽量避免碰撞钢筋、管道、预埋件等。每振捣完一段，应随即用铁锹摊平拍实。2.4.4混凝土降温措施降低混凝土入模浇筑温度，如拌和水中掺入冰块、使用冷却水作拌合用水、砂石采取遮阳措施和喷冷水降温等；在骨料中掺入适量毛石；掺入适量的粉煤灰。2.4.5混凝土养护大体积混凝土养护方法，分降温法和保温法两种。降温法，即在混凝土浇筑成型后，用蓄水、洒水或喷水养护；保温法是在混凝土成型后，使用保温材料覆盖养护（如塑料薄膜、草袋等）及薄膜养生液养护，可视具体条件选用。夏季施工时，砼一般可使用草袋覆盖、洒水、喷水养护或喷刷养生液养护。冬期施工时，由于环境气温较低，一般可利用保温材料以提高浇筑的混凝土表面和四周温度，减少混凝土的内外温差。另外亦可使用薄膜养生液、塑料薄膜等封闭料，来封闭混凝土中多余拌合水，以实现混凝土的自养护。但应选用低温下成膜性能好的养生液。养生液要求涂刷均匀，最好能互相垂直地涂刷两道，或用农用喷雾器进行喷涂。3.施工中注意的几个问题3.1泌水和浮浆问题大体积混凝土施工，由于混凝土采取分层浇筑，上下层施工的间隔时间较长（一般为1.5h～3h，即控制在凝结前），因此各浇筑层易产生泌水层，采用泵送混凝土施工时，尤为严重。解决的办法是，可在结构四周侧模的底部开设排水孔，使多余的水分从孔中自然排走，或利用正式设计的集水坑或人为的“水潭”，将多余水分集中后用专门的软轴泵或隔膜泵抽水排出。对于墙体等竖向结构，可用调整配合比和坍落度的办法解决。3.2.后浇缝的留置与处理大体积混凝土施工中，合理的分缝分块，不仅可以减轻约束作用，缩小约束范围；同时也可利用浇筑块的层面进行散热，降低混凝土内部的温度。另外，尚可满足绑扎钢筋、预埋螺栓等工序的操作需要。但接缝的处理必须满足防止渗漏水的要求。后浇缝的设置和处理如设计无规定时，其间距一般为20m～30m，缝宽1m，可在后浇缝形成40d后封闭，冬期可适当延长。封闭前，应仔细凿毛，并将钢筋按设计要求连接好，再用比原设计砼强度提高一级补偿收缩混凝土（亦可在普通混凝土中掺入膨胀剂）将缝灌密实。3.3模板工程大体积混凝土施工时，模板承受着混凝土的侧压力及振捣混凝土的振动力，因此必须保证模板及其支撑体系的可靠性，防止模板产生过大的变形。对于大体积混凝土的模板，不能完全套用一般常规方法进行配置，而应根据实际受力情况，对模板、立柱、拉杆以及支撑系统的所有构件，都要进行设计计算，争取足够的安全储备。由于大体积混凝土对模板的刚度要求较高，在有条件时，宜优先使用钢模板。采用木模时，浇筑混凝土前应充分湿润，防止木模吸收混凝土表面水分后膨胀变形。4.小结大体积混凝土施工必须以材料、设计、施工和养护四个方面综合解决。积极采用先进技术,配合成熟的技术措施,在理论上提出可行的控制措施,在实践操作中采用切实可行的技术,在经济上合理节约。材料配置,施工组织方面,要科学组织,合理安排,确保大体积混凝土的质量,严格按照施工规范,施工操作规程操作,不断改进操作工艺,加强养护,以预防和减少大体积混凝土裂缝的产生,将工程裂缝损害控制到最小程度，从而取得良好的经济效益。