大体积混凝土指导
从合理选择施工材料、优化混凝土配合比及其供应、采用科学的施工方法、加强混凝土养护等方面介绍了大体积混凝土施工质量控制方法,以达到降低大体积混凝土温度应力而有效控制裂缝的目的。
大体积混凝土,如混凝土大坝、高层建筑的地下室混凝土底板都是用大体积混凝土浇筑而成的。大体积混凝土结构中,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有贯通裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种,在不同程度上都属有害裂缝。
大体积混凝土施工质量控制主要是混凝土水化热和内外温差过大可能所带来的一系列质量问题的技术措施。有效控制有害裂缝的出现和发展,必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑,结合实际采取措施。一是选用低水化热、低收缩的水泥品种配制混凝土,如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等,而不宜采用早强型水泥;二是在大体积混凝土中一般选用含泥量最低的中粗砂,细度模数一般在2.7~3.1之间。石子粒径一般都要求采用连续级配的粗骨料来配制混凝土,应尽量选用粒径较大级配良好的石子;三是掺一定量粉煤灰外加剂代替水泥,且能改善混凝土粘塑性,改善可泵性,降低混凝土水化热,改善后期强度;四是大体积混凝土的养护和内部温度进行监控,测定浇筑后的混凝土表面温度和内部温度,通过技术措施将内外温差控制在规范值之内(国内规范要求25℃,北美规范要求20℃),控制降温梯度,避免不均匀温差,按国内经验数据,降温梯度应控制在2.5℃/d以内。 1 大体积混凝土施工前的准备工作
(1)编制施工组织设计时要重点阐述大体积混凝土在材料供应方案、混凝土浇捣方案、大体积混凝土测温及混凝土养护等方面的施工组织及专项技术措施。 在大体积混凝土施工前一般应编写“大体积混凝土专项施工方案”。由此达到两个目的,一是科学、合理安排大体积混凝土浇筑质量的技术保证和施工工艺;二是落实大体积混凝土施工前的准备工作。
其方案应包括工程概况、地理位置、交通、为施工而增设的临时设施、现场
浇筑安排、考察商品混凝土搅拌站资质及供应情况、输送泵的型号及位置设置、管路铺设、搅拌车的进出方向、每台泵配置几台搅拌车、每小时每台泵供多少量、完成总浇筑方量所需时间、浇筑流水方向、工艺设备的配置,如照明、排水泵、振捣器和通讯工具等内容。
(2)考察审核商品混凝土搅拌站施工资质及供应量情况,在一个搅拌站无法满足工程连续浇筑供应混凝土的情况下还应选择两家单位联合供应,包括备用应急的搅拌站,上述确定的搅拌站,要求其所供应的商品混凝土组成的所有材料.如石子、中砂、水泥、减水剂和粉煤灰等,品牌和质量要求技术参数必须完全一致。 (3)针对合理选择施工材料、优化混凝土配合比及其混凝土供应等技术措施应组织相关建设单位进行专题讨论和施工质量控制要点的技术交底,明确大体积混凝土浇筑的质量控制重点和施工人员的职责。 2大体积混凝土施工质量控制方法 2.1 大体积混凝土原材料的控制
大体积混凝土一般采用商品混凝土和泵送混凝土工艺浇筑,泵送商品混凝土对原材料的技术指标要求很高。因此,首先混凝土生产设备的稳定运行和计量的精确度应得到有效保障,组成混凝土的所有材料应符合规范标准要求,以确保混凝土的质量。
(1)水泥品种的选择。应根据大体积混凝土的特点,既要注意水泥的水化热,又要注意水泥的收缩作用,选用低水化热、低收缩的水泥,如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等,而不宜采用早强型水泥。 (2)由于采用泵送施工工艺,因此混凝土的流动性较大,水灰比较大,水泥用量一般均较大。为减少水泥的水化热,在尽量少用水泥的基础上,掺入一定量的粉煤灰,以保证胶凝材料的总量。掺入适量的优质粉煤灰可以代替和节约水泥,一般掺量为水泥重量的l 5%~20%。粉煤灰在混凝土中主要起物理填充作用,加强了粉末效应,增加了混凝土的密实度,可以改善混凝土的工作度,改善施工性能,减少混凝土的泌水和离析现象,减少收缩。粉煤灰还能够延缓水化热峰值的出现,降低温度峰值。粉煤灰和减水剂同时掺入混凝土中,可以降低水灰比,减少水泥浆量,提高混凝土的可泵性。
(3)粗细骨料的选择。配制大体积混凝土,应选用细度模数在2.7~3.1之
间的含泥量最低的中粗砂,砂率最佳值为O.33,以合理粗细骨料的比例,砂率过高意味着细骨料多,粗骨料少,增加了收缩,对抗裂不利。碎石应采用连续级~配、良好粒级的弹性模量低的骨料。其次是砂石的吸水率应尽可能小一些,以利于降低收缩。
(4)选用减水型、泵送型复合外加剂。减少混凝土的用水量同时又满足泵送要求,从而减少混凝土收缩,提高混凝土的抗剪能力。 2.2大体积混凝土浇筑的质量控制
根据混凝土配合比要求,跟踪检查进入现场的混凝土质量,目测混凝土和易性,离析状况,混凝土用料规格,并按施工组织设计要求定时、定量抽查混凝土塌落度。一旦发现异常情况,应提出暂缓该车或该批混凝土浇捣,并进行及时处理。
检查现场试块操作人员试块制作组数应符合规范要求,试块制作应规范,试块抽取应有代表性,反映不同泵站及时间段混凝土强度。试块拆模后应及时送至标准养护室存放,并与施工现场同条件养护混凝土试块同步制作(按设计和施组要求)。
商品混凝土到现场后严禁加水,若因为混凝土塌落度而影响泵送时,应立即将不合格混凝土推出现场,并及时通知混凝土搅拌站进行调整。
基础承台板混凝土浇捣,应从一个方向斜坡式分层浇捣,混凝土振捣由上下、前后同时进行,施工人员应现场检查混凝土振捣的均匀性,严禁出现振捣不实或漏振情况。
经常观察浇捣面混凝土状况,一旦发现混凝土有初凝前兆(用钢筋插入有明显孔洞),应及时督促施工方调整局部混凝土浇捣顺序,避免出现施工冷锋,施工现场重点注意以下部位。
(1)落深和面积较大的承台部位。电梯和设备井坑,外墙板及水池墙板高低止水口部分;由于每个泵台速度不匀或个别由于停泵导致混凝土不连续供应部位的质量,并在混凝土初凝前督促施工方进行二次泌水处理,克服混凝土早期脱水裂缝,检查混凝土平整度;检查现场测温落实情况,及时分析温度差变化,组织有关方面及时解决混凝土浇捣过程中出现技术问题。
(2)根据温度变化及时落实已浇捣至设计标高部分混凝土表面保温工作,保温
塑料薄膜覆盖前必须完成二次泌水处理,减少混凝土表面裂缝,并浇水湿润。薄膜覆盖必须落实,薄膜内保留一定水份,其他保温材料根据温度变化分层覆盖。 (3)基础承台混凝土浇筑过程中要采取措施,降低混凝土的入模温度,控制坍落度,控制坍落度的波动,不得加水,并要振捣密实。
(4)混凝土浇捣方法从一个方向斜坡式分层连续浇捣,不留施工缝。 (5)混凝土振捣采用上下、前后同时振捣的方法进行,即在混凝土浇筑点上下配备振捣棒操作工进行振捣。由于混凝土坍落度大,混凝土流淌坡度小,距离长,依次在浇筑点后面配备振捣人员对斜坡进行振捣,为了便于下坑内施工,操作人员在承台侧模处开设若干孔洞供操作人员上下。 2.3 大体积混凝土养护的控制
根据方案布置图,混凝土浇筑前检查测温点布设情况及防止浇筑时损坏该设施,并建立测温点初始值。混凝土初凝前,落实二次泌水处理,克服由于早期脱水引起的裂缝,适量浇水后覆盖薄膜,并落实保温措施。根据施组要求,严格检查混凝土保温措施落实情况。混凝土浇捣过程中以及养护期内,应严密监测混凝土内温度变化情况。自浇捣时起ld~7 d,每1 h测定一次;第8 d~1 4 d,每4 h测定一次。控制混凝土的温差,当温差超过25℃时应督促施工方进一步落实加强保温措施。
大体积混凝土养护一般不少于7 d,并根据板中心混凝土温度变化及同条件养护的混凝土试块强度确定养护周期。
混凝土的养护应采用保温、保湿及缓慢降温的技术措施,一般在浇筑在厚度大于3 m时,要求考虑在大体积混凝土内部设置冷却水循环降温措施,设冷却水管,并通过温度检测控制混凝土中心与表面的温度或混凝土内部与冷却水的温度控制在25℃以内。 2.4降低水泥水化热和变形
(1)在厚大无筋的或少筋的大体积混凝土中,掺加总量不超过20%的大石块,减少混凝土的用量,以达到降低水化热和节省水泥的目的。
(2)改善配筋。为了保证每个浇筑层上下均有温度筋,可建议设计人员将分布筋做适当调整。温度筋宜分布细密,一般用‘{)8钢筋,双向配筋,间距1 5 cm。这样可以增强抵抗温度应力的能力。
2.5 其他方面
(1)改善约束条件,削减温度应力。采取分层或分块浇筑大体积混凝土,合理设置水平或垂直施工缝,或在适当的位置设置施工后浇带,以放松约束程度,减少每次浇筑长度的蓄热量,防止水化热的积聚,减少温度应力。对大体积混凝土基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层,如采用平面浇沥青或铺卷材。在垂直面、键槽部位设置缓冲层,如铺设30 mm~50:mm后沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料,以消除嵌固作用,释放约束应力。
(2)提高混凝土的极限拉伸强度。选择良好级配的粗骨料,严格控制含泥量,加强混凝土的振捣,提高混凝土密实度和抗拉强度.减小收缩变形,保证施工质量。采取二次投料法,二次振捣法,浇筑后及时排除表面积水,加强早期养护,提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。在大体积混凝土的基础内设置必要的温度配筋,在截面变形和转折处,底、顶板与墙转折处,孔洞转角及周边,增加斜向构造配筋,以改善应力集中,防止裂缝出现。 3大体积混凝土的信息化施工
大体积混凝土施工应加强测温和温度控制,实行信息化控制.随时控制混凝土内的温度变化,以便及时调整保温及养护措施,使混凝土的温度梯度和湿度不至过大,以有效控制裂缝的出现。 3.1 温度监测
为掌握基础内部混凝土实际温度变化情况,了解冷却水管进出水温度,对基础内外部以及进出水管进行测温记录,密切监视温差波动,来指导混凝土的养护工作.并同时控制冷却水流量以及流向。
测温设备可采用“大体积混凝土温度微机自动测试仪”,温度传感器预先埋设在测点位置上,基础承台测点位置分承台内部、薄膜下温度、室内室外温度、冷却水管进、出水温度设置。测点温度、温差以及环境温度的数据与曲线用电脑打印绘制。当混凝土内外温差超过控制要求时,系统马上报警。测温点的布置应考虑由于大体积混凝土浇筑顺序时间不一致,应由各区域均匀布置,核心区、中心区为重点。
3.2监测结果及其分析
根据各测点所测温度汇总混凝土温度情况表,并绘制基础混凝土升降温曲线.了解本工程大体积混凝土测温情况和特点。根据一般规律,大体积混凝土浇捣结束后,在基础的中心部位将形成一高温区,升温时间为60 h~70 h,高温持续时间较长,均在30 h~40 h。混凝土的入模温度较高,会加快水泥水化的进行,故早期水化热积聚上升,将造成混凝土的升温速度加快。当混凝土保温层揭除后,混凝土表面温度会明显受昼夜大气温度的影响,温度下降。一般循环冷却水带走的中心部位混凝土的热量较四周表面和底部要多,因此.中心部位混凝土因冷却水所产生的降温数值大,混凝土四周表面和底部所产生的降温数值小。在实际施工中可根据详细测温情况,进行分段计算。 4结语
大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能,若不能很好地了解大体积混凝土结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应控制措施,那么实际生产当中就很难保证施工质量。