試淡民用建筑大體積混凝土的施工控制要點

王 軍，陳維壬，謝 東

（廣西云星地產(chǎn)投資集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530000）

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平日益提高，民用建筑業(yè)隨之增加。現(xiàn)階段民用建筑往往采用大體積混凝土結(jié)構(gòu)，其特點是施工技術(shù)要求高，水泥水化熱使溫度升高，因溫差變形而引起開裂。我國普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程有明確定義：混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小尺寸≥1 m，或預(yù)計會因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致裂縫的混凝土即為大體積混凝土。因此，大體積混凝土主要的問題是如何控制混凝土溫度變形裂縫，以提高混凝土的抗?jié)B、抗裂、抗侵蝕性能及提高建筑結(jié)構(gòu)的耐久性。

1 混凝土裂縫的形成原因

1.1 外部荷載作用

由于外荷載（靜、動荷載）作用產(chǎn)生的直接應(yīng)力及各種結(jié)構(gòu)次應(yīng)力超過混凝土抗拉極限強(qiáng)度時而產(chǎn)生的裂縫?；炷恋目箟簭?qiáng)度很大而抗拉強(qiáng)度很小，只有抗壓強(qiáng)度的 1/10～1/16。因此，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，通常要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力（如重力壩的設(shè)計）或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。因此，大體積混凝土結(jié)構(gòu)由于外荷載引起的裂縫很少。

1.2 體積收縮

收縮變形主要包括塑性收縮變形和干燥收縮兩個方面。在硬化之前，混凝土處于塑性狀態(tài)，如果上部混凝土的均勻沉降受到限制，其水平方向的減縮比垂直方向更難時，就容易形成一些不規(guī)則的塑性收縮裂縫?；炷猎谒嗨^程中要產(chǎn)生一定的體積變形，但只有約20 %的水分是水泥水化所必需的，因此由于水泥水化所產(chǎn)生的“自生變形”很小，可以忽略不計。而摻入混凝土中其余80 %的水逐漸蒸發(fā)。隨著混凝土的不斷干燥而使吸附水溢出，就會出現(xiàn)干燥收縮變形?；炷恋谋砻媸湛s較快，中心收縮較慢，則表面的干縮受到中心的約束，而在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力出現(xiàn)裂縫。顯然，外界環(huán)境濕度降低會加速混凝土的干縮導(dǎo)致混凝土裂縫產(chǎn)生。此外，混凝土還會產(chǎn)生碳化收縮變形，即空氣中的二氧化碳與混凝土中的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和水，這些結(jié)合水蒸發(fā)會使混凝土產(chǎn)生收縮變形?；炷翢崦浝淇s，在溫度下降過程中也會造成混凝土的收縮。實踐證明，混凝土的最終收縮值一般在2～6×10－4范圍內(nèi)波動，有的高達(dá)10×10－4。這種收縮變形不受約束條件的影響，若有約束，由收縮引起的應(yīng)力占混凝土應(yīng)力值的30 %以上，即可引起混凝土的開裂。

1.3 溫度變化

在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，由于體積、厚度均較大，傳熱效果差，水泥水化產(chǎn)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部長期不易散失，形成較大的溫差和溫度應(yīng)力。溫度應(yīng)力和溫差成正比，溫差越大，溫度應(yīng)力也越大。隨著混凝土結(jié)構(gòu)的大型化及施工速度的加快，水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力成為結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫的重要原因。此外，大體積混凝土施工期間，外界氣溫的驟增或驟減都會引起混凝土內(nèi)外部的溫差而造成過大的溫度應(yīng)力。因此，如何降低混凝土的發(fā)熱量、控制混凝土的溫度應(yīng)力是大體積混凝土施工中關(guān)注的重點。

1.4 其他因素

由于地基不均勻沉降引起結(jié)構(gòu)變形，當(dāng)變形受到約束時便產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過混凝土抗拉極限強(qiáng)度時就產(chǎn)生裂縫。另外，混凝土拌合物的不均勻會造成混凝土硬化后彈性模量不均勻，使得混凝土在收縮變形過程中導(dǎo)致應(yīng)力集中從而引起裂縫。

2 大體積混凝土施工質(zhì)量控制要點

2.1 配合比及原料

2.1.1 材料選擇

必須嚴(yán)格的控制混凝土原材料的質(zhì)量及標(biāo)準(zhǔn)，以保證混凝土強(qiáng)度及耐久性。①水泥的選擇：水泥的水化熱較高，易引起大體積混凝土內(nèi)部溫度過高，從而產(chǎn)生內(nèi)部壓力，導(dǎo)致混凝土開裂。因此，針對大體積混凝土，應(yīng)采用水化熱較低的硅酸鹽水泥，并通過加入外加劑調(diào)節(jié)其抗?jié)B性。②粗骨料的選擇：粗骨料的選擇不僅要符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，同時也要滿足結(jié)構(gòu)密實且具有較大強(qiáng)度的特點。針對大體積混凝土工程，粗骨料以碎石為主，粒徑盡量保持在10 mm～20 mm之間，含泥量要小于1 %，并優(yōu)先選用連續(xù)級配好的碎石。這樣可以確?；炷恋暮鸵仔约皬?qiáng)度，減少混凝土的溫升。③細(xì)骨料的選擇：選擇中粗砂作為主料，細(xì)度模數(shù)不小于2粒徑不大于0.5 mm，這樣，可以比同體積的細(xì)砂混凝土少用1/10的水量，除此之外還要確保砂中不含其他雜物，含泥量要小于1 %。④添加粉煤灰。本工程采用不低于二級的粉煤灰，以保證混凝土的流動性及強(qiáng)度。在原料進(jìn)場后，須對其進(jìn)行取樣復(fù)測，合格后方可使用。

2.1.2 配合比的確定與優(yōu)化

通過試驗室進(jìn)行多種配合比的試驗和研究，選用最佳配合比作為混凝土的施工配合比，最佳配合比應(yīng)滿足以下要求：①混凝土的初凝時間不少于6 h。②混凝土的砂率控制在35 %～40 %。③混凝土中的最大氯離子含量為0.06 %。④混凝土中的最大堿含量為3.0 kg/m3。⑤水泥中鋁酸三鈣含量小于8 %。

2.2 混凝土的運(yùn)輸與澆筑

2.2.1 混凝土的運(yùn)輸

①混凝土在運(yùn)輸過程中，應(yīng)保持其勻質(zhì)性，做到不分層、不離析、不漏漿，以保持較好的和易性和塌落度；②混凝土運(yùn)輸采用混凝土罐車運(yùn)輸，混凝土罐車應(yīng)穿防寒氈，保證混凝土的出罐溫度；③混凝土的供應(yīng)必須保證混凝土連續(xù)澆筑。

2.2.2 混凝土的澆筑

澆筑時除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實完畢外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、混凝土供應(yīng)情況以及水化熱等因素的影響，常采用的方法有以下幾種：

（1）分段分層：混凝土澆筑時，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數(shù)較多，所以澆筑到頂后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段依次分層澆筑。這種方案適用于單位時間內(nèi)要求供應(yīng)的混凝土較少、結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長度較大的工程。

（2）全面分層：即在第一層全面澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時應(yīng)保證第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止。采用這種方案，適用于結(jié)構(gòu)的平面尺寸一般不宜太大，施工時從短邊開始，沿長邊推進(jìn)比較合適。必要時可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時進(jìn)行澆筑。

（3）斜面分層：要求斜面的坡度不大于 1/3，適用于結(jié)構(gòu)的長度超過厚度3倍的情況?；炷翉臐仓酉露碎_始，逐漸上移。澆搗的一般要求：①混凝土自由傾落高度不應(yīng)超過2 m，否則應(yīng)用串筒、溜槽，以保證混凝土不致發(fā)生離析現(xiàn)象；②振動棒快插慢拔。插點布置均勻排列，逐點移動，順序進(jìn)行，不應(yīng)遺漏，移動間距一般不超過30 mm～40 mm。為保證泵送混凝土澆筑速度應(yīng)該配備足夠數(shù)量的振動機(jī)械和人員；③澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)經(jīng)常檢查觀察模板、鋼筋、預(yù)留孔和埋件，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正；④基礎(chǔ)梁和板不能同時連續(xù)澆注，在水平交接時，應(yīng)適當(dāng)問歇1 h～2 h，待混凝土沉實再繼續(xù)澆搗，以防“吊腳”。

2.3 混凝土的養(yǎng)護(hù)

（1）大體積混凝土養(yǎng)護(hù)要達(dá)到保濕和保溫的雙重目的，在混凝土澆筑及二次抹面壓實后應(yīng)立即覆蓋保溫，先在混凝土表面覆蓋一層塑料布，然后在塑料布上覆蓋一層防寒氈，塑料布覆蓋后可以起到保溫、保濕的作用，防止混凝土表面因脫水而產(chǎn)生干裂縫。

（2）混凝土養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)根據(jù)測溫情況掌握內(nèi)部溫差情況，當(dāng)內(nèi)部溫度與表面溫度大于 25 ℃，應(yīng)采取保溫措施，在其表面上覆蓋袋裝珍珠巖進(jìn)行保溫，降低溫差。

（3）大體積混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)保證在潮濕的狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)不得少于14 d，現(xiàn)場應(yīng)設(shè)專人負(fù)責(zé)養(yǎng)護(hù)工作。

3 結(jié)束語

總之，大體積混凝土的施工應(yīng)優(yōu)選原材料、優(yōu)化配合比設(shè)計，采用科學(xué)的施工方法，做好溫度監(jiān)測工作并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，就可以降低混凝土溫度直力和提高混凝土本身抗拉性能，避免大體積混凝土施工中遇到的各種裂縫，從而保證整個工程的質(zhì)量。