浅谈大体积混凝土施工技术及质量控制要点--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

浅谈大体积混凝土施工技术及质量控制要点

发表时间：2021/4/15 来源：《基层建设》2020年第32期作者：张文杰

[导读] 摘要：大体积混凝土在工程建设领域运用广泛，如工业厂房、商业及住宅建筑、桥梁、地铁隧道等。

        山东核电有限公司烟台 265116
        摘要：大体积混凝土在工程建设领域运用广泛，如工业厂房、商业及住宅建筑、桥梁、地铁隧道等。大体积混凝土因其特殊性容易出现有害裂缝，可能对结构的安全性、适用性、耐久性造成影响。因此，如何防止大体积混凝土有害裂缝的产生是施工中的关键问题，把握好大体积混凝土施工技术及质量控制措施对工程建设领域尤为重要。
        关键词：工程建设大体积混凝土施工有害裂缝控制施工技术质量控制
        1. 引言
        根据我国现有标准规范定义，结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土称为大体积混凝土。较普通混凝土施工相比，因其体量大、温度变化和收缩极易产生有害裂缝，本文围绕我国现有标准规范及个别项目的实践经验，就施工中如何减少大体积混凝土中有害裂缝的产生以及区别于常规混凝土施工的技术及质量控制要点进行阐述。
        2. 大体积混凝土施工技术及质量控制要点
        大体积混凝土容易产生有害裂缝究其原因主要有如下方面：1、水泥水化热影响；2、混凝土结构内外约束条件的影响；3、外界气温变化的影响；4、混凝土收缩变形影响。上述几个方面都与温度及水化热有着密切的关联，因此，针对施工技术及质量控制亦围绕温度控制和热量释放两方面，从施工的各环节分别管控，主要有：混凝土配合比及材料选用、浇筑工艺、振捣及收面、温度监测及控制、养护。
        2.1 混凝土配合比及材料选用
        大体积混凝土配合比中尽量选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，所用水泥其3d天的水化热、7d天的水化热符合现行标准规范要求。水泥进场时应对其强度、安定性、凝结时间、水化热等性能指标及其他必要的性能指标进行复检。所配制的混凝土拌合物，到浇筑工作面的坍落度不宜大于180mm。拌和水用量不宜大于170kg/m3。粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的50%。矿渣粉的掺量不宜超过胶凝材料用量的40%；粉煤灰和矿渣粉掺合料的总量不宜大于混凝土中胶凝材料用量的50%。水胶比不宜大于0.45。砂率宜为38～45%。粗细骨料的含泥量应分别做好控制。此外，选用合适的外加剂，如减水剂、缓凝剂等可用于改善混凝土性能。
        2.2 浇筑工艺
        为保证混凝土中水泥水化热合理释放，混凝土浇筑工艺的选取十分重要，不同的浇筑工艺会有不同的热量释放效果。大体积混凝土工程的施工宜采用整体分层连续浇筑或推移式连续浇筑，浇筑分层之间要控制好时间间隔，不宜相隔时间太短，否则达不到较好的散热作用，但间隔时间也不能太长，最长不得超过下一层混凝土的初凝时间。混凝土初凝时间应根据环境、温度、配合比的不同情况进行针对性的初凝试验来确定，不同地区及不同项目之间是有差异的，同一项目在不同气候环境下也是有差异的，因此，混凝土的凝结时间不可直接套用经验，否则可能在浇筑过程中出现失控风险。
        2.3 振捣及表面处理
        混凝土的浇筑厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定，振捣工作应从浇筑层的下端开始，逐渐上移，以保证混凝土的施工质量。钢筋密集处要特别加强振捣，以确保整密实。振捣棒操作应快插慢拔，避免漏振，振捣时间待混凝土表面不再明显下沉、不再出现气泡、表面泛出灰浆为准。为增加混凝土的密实度和提高抗裂性能，应采用二次振捣方法，即在新浇混凝土覆盖下一层混凝土时，振捣棒应插入下一层混凝土50 mm左右进行振捣，二次振捣应在混凝土初凝前完成。
        表面处理：浇筑并振捣后按设计标高用刮尺刮平，混凝土收水并开始初凝时，用抹子进行抹压，以能感觉到混凝土的柔和性为准，将面层小凹坑、气泡眼、砂眼和脚印等压平，然后在混凝土初凝前再进行二次抹面，即形成最终混凝土面，此过程应在终凝前完成。此外，可以视具体情况配置抗裂钢筋以应对温度应力及收缩应力的影响，改善结构的抗裂性。
        2.4 温度监测及控制
        为掌握大体积混凝土内部温度场和应力场，控制裂缝产生，应对浇筑和养护的全程进行温度监控，温度监测应包含混凝土中心温度、表层温度、底层温度、环境温度。根据大体积混凝土施工规范，混凝土温度控制指标具体有：1、混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50℃；2、混凝土浇筑体的里表温差不宜大于25℃；3、混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2.0℃/d；4、混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃。混凝土温度监测工作从浇筑开始至养护结束持续进行，浇筑前期因温升较快且幅度较大，应着重增加测量频次，待温度达到峰值开始稳定下降后方可适当减少测量频次，具体根据项目实际情况有针对性的制定测温及温控方案。养护过程中根据各项温度数据及温控指标，动态且及时调整保温措施。
        2.5 养护
        大体积混凝土应进行保温保湿养护，养护时间至少为14天。在混凝土浇筑完毕初凝前，宜立即进行喷雾养护工作。塑料薄膜、麻袋、阻燃保温被等，可作为保温材料覆盖混凝土和模板，养护期间需始终保持混凝土表面湿润，通常采用塑料薄膜覆盖具有良好的保水效果，必要时，可采取适合于具体项目的保温措施，如保温防晒棚等。在保温养护过程中，应对混凝土浇筑体的里表温差和降温速率进行现场监测，根据实测温度与温控指标的对比及时调整保温养护措施。
        其中，混凝土表面保温材料所需厚度可按下式计进行热工计算：

        式中：δi —保温材料所需厚度；h—结构厚度；λi —保温材料的导热系数；λ —混凝土的导热系数；T max —混凝土中心最高温度；T b —混凝土表面温度；T a —混凝土浇筑后3～5d 空气平均温度；0.5—指中心温度向边界散热的距离，为结构厚度的一半；K—传热系数的修正值，即透风系数。

        图1 项目一混凝土中心点测温数据

        图2 项目二混凝土中心点测温数据
        大体积混凝土浇筑后的温度变化主要分为两个阶段：①升温阶段：该阶段持续时间通常为混凝土浇筑后的3-5天，由于水泥水化反应剧烈，混凝土内部温度快速上升。②降温阶段：由于水泥水化反应释放热量速率逐渐降低，在低于混凝土向环境散热量速率后测点温度开始下降，降温初期两者差异较小，同时平面内不同时间浇筑的混凝土互相影响，降温速率比较缓慢，大约7天后降温速率加大，应根据实际的温度监控数据对保温层进行调整。
        以下为某工程项目大体积混凝土浇筑后混凝土中心点温度变化曲线：（图1，图2）
        从图中可以看出，浇筑完成前三天时间内为升温阶段，温度升高较快，随之进入降温阶段。降温时曲线非常平缓，说明降温梯度稳定且较小。在实际操作过程中，应根据实际温度值的变化情况有针对性的进行控制。
        3. 结束语
        大体积混凝土施工中应针对人、机、料、法、环等因素全面做好相关准备工作，此外，由于不同地区不同项目的之间的差异性，需要有针对性的制定技术方案及施工措施，必要时还需采取模拟试验对方案及措施的适用性进行验证。总而言之，要想做好大体积混凝土施工的技术及质量管控，防止有害裂缝的出现，必须把握好准备的各个环节，过程中做到严谨细实，同时不断总结经验，并加强同行业之间对于大体积混凝土施工方面的交流，不断提升技术及质量水平。
        参考文献：
        [1]GB50496-2018 大体积混凝土施工标准[S].