大体积混凝土施工技术探讨
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摘要:本文对大体积混凝土施工技术中的裂缝产生的成因,及控制大体积混凝土温度裂缝的措施和方法做了探讨。
关键词:基础大体积混凝土;温度裂缝;控制措施
1 工程概况
1.1 建筑物功能特点该建筑物为某综合大楼,建筑面积91700m2 ,地下两层为车库,地上办公楼25层,住宅楼30层,商场部分为4 层。建筑总高度为172.2m.
1.2 建筑物结构特点本工程中办公楼及商场为大开间的框架剪力墙结构,住宅楼为全剪结构。采用筏板承台基础,筏板厚度办公楼为2 m, 住宅楼部分1.7 m, 其余部分1.1m 。筏板混凝土C35 , 抗渗等级S8 , 属大体积混凝土。
1.3 工程设防①抗震:抗震设防烈度为七度。②防火:耐火等级为一类一级。③防水:地下室防水为二级,屋面防水二级。
1.4 材料要求混凝土强度等级:基础垫层C15,基础筏板C35,地下室底板及外墙混凝土抗渗等级S8 。
2 基础大体积混凝土温度裂缝产生的原因分析
基础大体积混凝土施工,由于混凝土内部与表面散热速率不一样,在其表面形成较大的温度梯度, 从而引起较大的表面拉应力。同时在混凝土浇筑早期,弹性模量较低,抗拉强度很低,温差产生的温度应力超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝,此种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的早期(3～7d) 。混凝土降温阶段,由于逐渐降温而产生收缩,再加上混凝土硬化过程中,由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用,促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束,也会产生很大的拉应力,直至出现收缩裂缝。
3 裂缝控制措施
3. 1 设计技术措施
3.1.1 在基础底部设滑动层以减小外约束力，当混凝土平面尺寸较大,而又不希望出现施工缝时,可采取减少地基对混凝土的阻力系数的方法来减少温度应力。可在底板与垫层之间设滑动层,如铺二层油毡,垫沥青涂层,将垫层上表面抹平压光再刷涂隔离剂等。
3.1.2 合理设计分块分层浇筑方案，为了使混凝土浇筑过程中不产生冷缝,在保证结构整体性前提下,合理分层分块,不仅可以减轻约束作用、缩小约束范围,同时可以利用浇筑层面散热,降低混凝土内部温度,削减温度应力。
3.1.3 局部配置构造钢筋以限制混凝土裂缝发展钢筋在混凝土即将开裂时的工作应力仅20～30N/ mm 2 ,对提高混凝土抗裂性效果甚微。但在混凝土局部较厚时表面布<6～8 mm 的细密钢筋可起到减轻混凝土的收缩,限制裂缝发展的作用。
3.2 原材料要求
3.2.1 水泥大体积混凝土对水泥的体积安定性要求较严格,体积安定性不良的水泥应作废品处理,绝对不能用于大体积混凝土工程中。同时规定水泥熟料中,游离氧化镁含量不得超过5%, 水泥中三氧化硫含量不得超过3.5% 。本基础中混凝土选用42.5 号普通硅酸盐水泥。
3.2.2 骨料控制混凝土的骨料要求清洁而不含杂质。细骨料采用湟中拦隆口天然砂,细度模数3.0, 平均粒径≥0.38 mm 。同时,粗骨料采用最大粒径为31.5 mm 的拦隆口天然石,级配合格。砂石中的含泥量均符合要求。
3.2.3 外加剂和掺和料在混凝土中掺入适量的UEA 微膨胀剂,使其得到补偿收缩,减少温度压力。同时掺入适量的NF 型缓凝高效减水剂,可以延迟水泥水化热的释放速度,热峰也有所降低,加入减水剂还可以提高混凝土的流动性,有利于泵送,同时可避免大体积混凝土施工中可能出现的冷缝问题,从而避免冷接缝带来的渗漏问题。
粉煤灰可替代部分水泥,明显降低水泥水化热,它在混凝土中主要起物理填充作用,加强粉末效应, 可增加混凝土的密实性,提高强度,降低弹性模量,减少收缩,对提高混凝土的质量及抗裂性能有很好的效果。施工中以水泥用量的15 %～20 % 掺入混凝土中,每立方米混凝土可节约水泥50～100 kg, 从而大大降低工程造价[3] 。
3.3 施工技术措施
3.3.1 降低混凝土的出机温度和浇筑温度各种原材料中对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度,砂的温度次之,水泥的温度影响最小。为了进一步降低混凝土的出机温度,其最有效的方法是降低石子的温度。因此,除在砂、石堆场上搭设简易遮阳棚外,还应在进料前用冷水冲洗骨料,降低其入机温度。在常规施工情况下合理选择浇筑时间,浇筑方案,使混凝土最高浇筑温度控制在40 ℃以下。
3.3.2 改进混凝土振捣工艺对浇筑后的混凝土,在振动界限(即混凝土经振捣后能恢复塑性状态的时间) 以前给予二次振捣,能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙,提高混凝土与钢筋的握裹力,防止因混凝土沉落而出现裂缝,减少内部微裂,增加混凝土密实度,使混凝土的抗压强度提高10 %～20 % 左右,从而提高抗裂性。
3.3.3 混凝土测温及养护正确了解混凝土的内部温度变化,防止大体积混凝土产生温度裂缝和收缩裂缝,必须通过测温记录与保温覆盖等措施使温差控制在25℃。
(1) 本工程用计算机电子测温,其热传感器预埋在混凝土中, 同时根据历史曲线可以看出温度发展趋势中、以计算机的数据处理能力实时指导混凝土的保温、,显示出各部位的历史曲线,实时数据, , 养护工作。
(2) 根据本工程实际情况,共布基坑外导线架空或穿管埋置。,管保护组探头6 ,每个点上、下三个传感区,共布18个传感器,混凝土中传感大路导线穿20 mm PVC
(3) 测温记录:在混凝土终凝前开始测温,在混凝土浇筑后的前三天每隔2h 测温一次,以后每隔4 h 测温一次,测试时要求记录以下数据:a. 混凝土入模温度;b. 每次测温时间,各测点温度值;c. 各部位保温材料的覆盖和去除时间;d. 浇水养护或恢复保温时间;f. 异常情况如雨、风等发生的时间。
(4) 测温结束:根据实测的温度数据,当混凝土中最高温度与气温差小于25 ℃时即可停止测温工作,一般2m 厚混凝土为6d-10 d 左右。
(5) 混凝土表面抹平后,在凝结前覆盖塑料薄膜和温麻袋(或毡布) ,12 h 左右开始蓄水养护100 mm ～200 mm, 养护时间不少于15 d 。测温前确定混凝土内中心温度与表面薄膜下温差达到27 ℃时,必须采取保温应急措施。
(6) 实测温度显示大多数测试点温差值在25 ℃以下,仅有3 点温差值超过30 ℃,现场采取停止浇水养护和覆盖双层毡布的措施后,在1h 内即以提高表面温度来降低内外温差。
4 结语
(1) 基础大体积混凝土施工控制表面温度裂缝的产生,首先应从选定混凝土配合比入手。只要对掺合料、缓凝减水剂等选择合适,通过试配完全可以大大降低每立方米混凝土的水泥用量,降低混凝土的最高绝热温升,从根本上解决升温阶段的裂缝产生。
(2) 在设计构造上,根据工程实际情况,从使用后浇带、跳仓浇筑,设置伸缩缝、分层分块方面进行综合控制,从而有效降低温度和收缩应力,防止裂缝的出现与开展,保证工程质量。
(3) 对基础大体积混凝土而言,养护措施极为重要,应根据施工时的气温、测温情况,采取相应的养护方法。采取合理的测温手段是必不可少的,可以为养护提供调整依据。
(4) 通过采取以上措施,该工程在基础混凝土浇筑完毕后,收到了良好的效果,不但未出现贯穿的混凝土裂缝,甚至表面裂缝都极少,达到了预期目标。
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