(太原太工天昊土木工程檢測(cè)有限公司,山西 太原 030024)
在進(jìn)行大體積混凝土施工時(shí),由于混凝土水化熱較大,施工后混凝土?xí)霈F(xiàn)開裂等危害,這時(shí)應(yīng)采用抗拉強(qiáng)度較高的混凝土,減小混凝土的溫差變化,以減少混凝土出現(xiàn)裂縫的數(shù)量和概率。為減少混凝土出現(xiàn)裂縫[1],可以采用對(duì)混凝土進(jìn)行保溫、在混凝土中摻入膨脹劑、二次振搗等措施來(lái)減小大體積混凝土中的裂縫,以滿足施工要求,保證工程質(zhì)量。
某辦公樓建筑高度為49 m,地上12層,地下3層,其中結(jié)構(gòu)上部為框架核心筒結(jié)構(gòu),下部為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。辦公樓基礎(chǔ)采用伐板基礎(chǔ),伐板厚度為1.5 m,伐板用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40,抗?jié)B等級(jí)為P8。由于伐板基礎(chǔ)屬于大體積混凝土涵蓋之列,因此對(duì)于伐板基礎(chǔ)澆筑采用斜面分層澆筑,每層厚度500 mm。
大體積混凝土在澆筑時(shí)最容易遇到的問題是混凝土開裂,由于水泥水化熱的影響導(dǎo)致混凝土溫度上升,巨大的溫差效應(yīng)使得混凝土急劇膨脹和收縮導(dǎo)致混凝土開裂,因此通常采用對(duì)混凝土進(jìn)行保溫、提高混凝土的抗拉強(qiáng)度、增設(shè)變形縫等方法進(jìn)行改善和避免。這些方法通常是聯(lián)合使用,其施工效果優(yōu)于單獨(dú)使用的效果。
(1)對(duì)溫度進(jìn)行控制時(shí)應(yīng)首先選用水化熱較低的膠凝材料,因此該工程采用的是P·O 42.5水泥。
(2)以往的研究發(fā)現(xiàn),混凝土中每增加10 kg水泥,混凝土溫度就增高1 ℃,同樣每減少10 kg水泥,混凝土溫度就降低1 ℃。因此,可以選用45 d、90 d替代28 d作為抗壓強(qiáng)度值,每m3混凝土可以節(jié)省40~80 kg水泥,并且混凝土溫差將減小4~7 ℃。特別是高層建筑施工工期較長(zhǎng),對(duì)于基礎(chǔ)來(lái)講荷載是逐步增加的,正常使用時(shí)用的是混凝土的后期強(qiáng)度而非前期強(qiáng)度,因此只要是在正常使用時(shí)應(yīng)考慮到混凝土的后期強(qiáng)度[2]。
(3)在混凝土中加入適量的減水劑不僅能夠減少混凝土用水量,也減少了混凝土中水泥的用量,因此在一定程度上也減少了水化熱的產(chǎn)生。
(4)粉煤灰作為膠凝材料產(chǎn)生的水化熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水泥,在混凝土配合比中使用粉煤灰替代部分水泥可以降低混凝土內(nèi)部溫差。但是,加入粉煤灰后混凝土的強(qiáng)度會(huì)有所降低,因此粉煤灰替代水泥的最佳百分率為30%。
(5)在選用粗骨料時(shí)應(yīng)選用連續(xù)級(jí)配的粗骨料,所配制出的混凝土強(qiáng)度較其他級(jí)配高。選用混凝土的粒徑時(shí),應(yīng)根據(jù)工程中最小鋼筋間距和泵口大小等因素來(lái)確定。在攪拌混凝土?xí)r,盡可能選擇粒徑較大的連續(xù)級(jí)配石子,石子粒徑大則所占混凝土的體積也大,使用的水泥量就相應(yīng)減少,因此水化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量也較少,直接提高了混凝土的流動(dòng)性,但在運(yùn)輸和振搗過程中容易導(dǎo)致混凝土離析,因此在使用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行試配,試驗(yàn)合格后方可使用。當(dāng)增大混凝土中石子的粒徑后,每m3混凝土中的水泥用量可以減少15~20 kg,不僅減小了水泥用量,降低了工程造價(jià),而且減小了水化熱,保證了工程的質(zhì)量[3]。混凝土中采用細(xì)骨料時(shí)應(yīng)選用粗、中砂,砂的比表面積越大則使用的水泥量越大,因此選擇比表面積較小的粗、中砂可以節(jié)省水泥用量。砂的粒徑越小其吸收的水分越多,因此選用粗、中砂可以減少水的用量,降低混凝土的水灰比,提高混凝土強(qiáng)度。
(6)控制混凝土拌合物的攪拌溫度和澆筑溫度,減小混凝土內(nèi)部的溫差變化。特別是冬期施工時(shí),應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土的保溫,減小混凝土的內(nèi)外溫差,加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。混凝土冬期施工時(shí),應(yīng)將混凝土四周邊角處覆蓋密實(shí),以免伐板四周被凍害。混凝土出機(jī)時(shí)應(yīng)保證出機(jī)溫度高于15 ℃,澆筑振搗時(shí)應(yīng)保證澆筑溫度高于10 ℃。
(7)伐板基礎(chǔ)進(jìn)行澆筑時(shí),應(yīng)從下部防水層直接分層澆筑到指定標(biāo)高處,每層厚度500 mm,并且在澆筑過程中控制間隔時(shí)間,即當(dāng)下部混凝土初凝之前進(jìn)行上部混凝土澆筑,并且振搗棒應(yīng)插入下部混凝土50 mm以下,以確保上下層混凝土的有效粘結(jié)。
(1)在采取較好的保溫措施后,混凝土的溫差變化減小,使得混凝土內(nèi)部水化反應(yīng)完全,強(qiáng)度提高,裂縫減小,增強(qiáng)了混凝土的使用性能和耐久性。因此,在冬期施工時(shí),更應(yīng)該注意大體積混凝土的保溫措施[4]。在澆筑完畢,應(yīng)加強(qiáng)混凝土的保濕養(yǎng)護(hù),保濕養(yǎng)護(hù)可以減小混凝土因表面脫水而產(chǎn)生的干縮裂縫,并且使混凝土內(nèi)部的水化反應(yīng)更加徹底。
(2)通過調(diào)整混凝土的配合比,減少混凝土裂縫的出現(xiàn)。
(3)配制混凝土?xí)r,在混凝土拌合物中加入一定量的混凝土用膨脹劑,補(bǔ)償混凝土因?yàn)樗療岫a(chǎn)生的收縮變形。
(4)混凝土澆筑完畢對(duì)混凝土進(jìn)行二次振搗,二次振搗后的混凝土強(qiáng)度較之前提高,成型后的混凝土產(chǎn)生的裂縫也較少。這是因?yàn)槎握駬v后混凝土中水泥的水化反應(yīng)更加充分,并且在振搗過程中散失了較多的水化熱,排除了混凝土中多余的水分,使得混凝土內(nèi)部水化反應(yīng)更加完全,不僅提高了混凝土的強(qiáng)度,而且增加了混凝土與鋼筋之間的握裹力,減小了混凝土內(nèi)部裂縫的數(shù)量,同時(shí)增加了混凝土的密實(shí)度?;炷翝仓戤呥M(jìn)行二次振搗的關(guān)鍵是要控制好混凝土振搗后重新恢復(fù)到塑形狀態(tài)的時(shí)間,混凝土二次振搗施工人員應(yīng)進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)和考核后方可進(jìn)行施工操作,掌握好二次振搗時(shí)所用時(shí)間和工藝[5]。
(5)混凝土二次振搗之后,對(duì)混凝土進(jìn)行二次抹平,去除混凝土表面產(chǎn)生的裂縫。
預(yù)防混凝土開裂可以采用雙控理論,根據(jù)雙控理論計(jì)算混凝土的溫度變化、混凝土內(nèi)部溫度、表面溫度、收縮變形值、混凝土的彈性模量和收縮應(yīng)力,并且根據(jù)后臺(tái)監(jiān)測(cè)記錄和以往施工經(jīng)驗(yàn)為施工提供參考。
根據(jù)施工后臺(tái)監(jiān)測(cè)記錄混凝土內(nèi)部的溫度變化指導(dǎo)施工,確保施工質(zhì)量。根據(jù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)確定修補(bǔ)裂縫和避免裂縫產(chǎn)生的措施,解決混凝土溫差的問題,最大程度地減少混凝土內(nèi)部和表面裂縫的產(chǎn)生,并增大混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。
目前,在大體積混凝土施工時(shí)遇到的最嚴(yán)重的問題就是水泥水化反應(yīng)后形成較多的熱量,這些熱量散失后導(dǎo)致混凝土內(nèi)部形成裂縫,對(duì)混凝土強(qiáng)度和耐久性產(chǎn)生較大的影響。尤其是在冬期施工時(shí)混凝土溫度變化更大,形成較多裂縫的可能性也增大。通??梢圆捎酶淖兓炷僚浜媳?、使用大粒徑石子和粗中砂、對(duì)混凝土進(jìn)行保溫、控制出機(jī)溫度和澆筑溫度、二次振搗、二次抹平、后臺(tái)監(jiān)測(cè)等方法進(jìn)行控制,以減少混凝土內(nèi)部裂縫的出現(xiàn)。
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