陳金鵬 惠 涌 張志庸

在高聳構(gòu)筑物和大型基礎(chǔ)中,通?；炷烈淮螡仓枯^大,這種大體積混凝土的澆筑極易出現(xiàn)裂縫。所以,在澆筑大體積混凝土?xí)r,一定要認(rèn)真組織施工,合理安排施工工序,才能確?；炷恋馁|(zhì)量。本文以湖北華電西塞山電廠煙囪基礎(chǔ)工程為例,對(duì)大體積混凝土施工中主要的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述。

1 裂縫產(chǎn)生的原因

大體積混凝土施工的主要技術(shù)難點(diǎn)是防止混凝土裂縫的產(chǎn)生。造成大體積混凝土開裂的主要原因是干燥收縮和降溫收縮。處于完全自由狀態(tài)下的混凝土,出現(xiàn)再大的均勻收縮,也不會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)混凝土處在地基等約束條件下時(shí),內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過當(dāng)時(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),混凝土就會(huì)開裂。

混凝土中水泥水化用水大約只占水泥重量的20%,在混凝土澆筑硬化后,拌合水中的多余部分的蒸發(fā)將使混凝土體積縮小,即是混凝土的干縮,混凝土的干縮率大致在2×10-4～10×10-4范圍內(nèi),這種干縮是由表及里的一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的過程。

混凝土的早期潮濕養(yǎng)護(hù)對(duì)后期收縮并無明顯影響,大體積混凝土的保濕養(yǎng)護(hù)只是為了推遲干縮的發(fā)生,有利于表面混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng),以及發(fā)揮微膨脹劑的補(bǔ)償收縮作用。

大體積混凝土澆筑凝結(jié)后,溫度迅速上升,通常經(jīng)3 d～5 d達(dá)到峰值,然后開始緩慢降溫。因?yàn)榛炷恋奶攸c(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高而抗拉強(qiáng)度低,而且混凝土彈性模量較低,所以升溫時(shí)體積膨脹一般不會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生有害影響,但在降溫時(shí)其降溫收縮與干燥收縮疊加在一起時(shí),處于約束條件下的混凝土常常會(huì)產(chǎn)生裂縫,起初的細(xì)微裂縫會(huì)引起應(yīng)力集中,裂縫可逐漸加寬加長(zhǎng),最終破壞混凝土結(jié)構(gòu)性、抗?jié)B性和耐久性。

對(duì)混凝土溫升值的影響因素主要有水泥品種和用量、用水量、大體積混凝土的散熱條件等。為盡量發(fā)揮混凝土松弛對(duì)應(yīng)力的抵消作用,同時(shí)避免在混凝土硬化初期驟然產(chǎn)生過大的應(yīng)力,應(yīng)該減慢降溫速度。一般規(guī)定,混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃,降溫速度不大于1.5℃/d。

2 控制的方法

該工程大體積混凝土的特點(diǎn)是:外筒基礎(chǔ)厚度達(dá)到3 m,半徑為16.9 m,基礎(chǔ)寬度為6.4 m,模板采用磚胎膜,混凝土強(qiáng)度為C35,共計(jì) 1 637 m3。

2.1 混凝土配合比的設(shè)計(jì)

水泥:選用水化熱較低的水泥,并盡可能減少水泥用量。本工程采用P.O42.5號(hào)普通硅酸鹽水泥,摻入S95級(jí)礦渣粉。細(xì)骨料:采用中砂,因?yàn)槭褂弥猩芭c細(xì)砂相比,可減少水及水泥的用量。粗骨料:選用粒徑5 mm～31.5 mm級(jí)配石子,以減少混凝土收縮變形。含泥量:在大體積混凝土中,粗細(xì)骨料的含泥量是要害問題,若骨料中含泥量偏多,不僅增加了混凝土的收縮變形,又嚴(yán)重降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度,對(duì)抗裂的危害性很大。因此骨料必須現(xiàn)場(chǎng)取樣實(shí)測(cè),石子的含泥量控制在1%以內(nèi),砂的含泥量控制在2%以內(nèi)。摻合料:摻入粉煤灰。在混凝土中摻用的粉煤灰不僅能夠節(jié)約水泥,降低水化熱,增加混凝土和易性,而且能夠大幅度提高混凝土后期強(qiáng)度,并且混凝土的28 d強(qiáng)度能夠達(dá)到1.15倍混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度值。

2.2 混凝土的拌制

為控制混凝土的入模溫度,使其澆筑溫度不超過28℃(指混凝土入模振搗后,在50 mm～100 mm深處的溫度),要求混凝土攪拌站采用低溫井水拌制混凝土,骨料放置在遮陽(yáng)棚中,避免陽(yáng)光直曬?，F(xiàn)場(chǎng)泵送時(shí),管道用濕毛毯覆蓋,常灑水降溫。

2.3 混凝土的運(yùn)輸

若采用商品混凝土,要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)與商品混凝土站的距離,考慮運(yùn)輸車輛的數(shù)量。運(yùn)輸車輛必須要保證混凝土的連續(xù)澆筑,還必須留有備用車輛,以防意外事件影響混凝土的澆筑。

2.4 混凝土的澆筑

制訂澆筑方案。為減少每次澆筑的蓄熱量,減少水化熱的積聚,減小溫度應(yīng)力,混凝土采取斜面分層澆筑,每層厚度控制在200 mm～300 mm,保證大體積混凝土澆筑符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。本工程由一點(diǎn)開始沿基礎(chǔ)周長(zhǎng)方向順時(shí)針分層進(jìn)行澆筑。

在澆筑的過程中由一名技術(shù)人員經(jīng)常檢查前面澆筑的混凝土初凝情況并配合采用二次振搗法,增加混凝土的密實(shí)度,提高抗裂能力,同時(shí)也可防止出現(xiàn)冷縫。

嚴(yán)格控制振搗時(shí)間?；炷琳駬v設(shè)備采用插入式振動(dòng)器振實(shí)?；炷潦┕ぶ谐浞终駬v可使骨料和水泥漿在模板中得到致密排列,有助于混凝土的密實(shí)性和抗裂性的提高。但過分振搗將使粗骨料沉落并使表層混凝土有較大收縮性,水分蒸發(fā)后易集聚形成凝縮縫。一般要求振搗手控制在20 s～30 s,或觀察混凝土表面不冒氣泡且已有部分泛漿即可。

混凝土澆筑結(jié)束后要對(duì)混凝土的表面進(jìn)行處理,采用兩道木抹和一道鐵抹的工藝。第一次采用長(zhǎng)柄木抹,主要是將表面擠壓平整,使表面的水泥乳漿均勻分布,漿液厚度為3 mm～5 mm。待表面收水時(shí),進(jìn)行第二道木抹抹面,其作用是趕出表面泌水。二次抹壓表面處理,有利于減少混凝土早期塑性裂縫,閉合泌水收縮裂縫。最后一道鐵抹需待泌水趕出后,方可進(jìn)行。將表面砂粒壓入漿面,至有青色呈出即可。過度的抹平壓光也會(huì)使混凝土的細(xì)骨料過多地浮到表面,形成含水量很大的水泥漿層。水泥漿中的Ca(OH)2與空氣中的CO2反應(yīng)生成碳酸鈣,放出結(jié)合水而使混凝土表面碳化收縮,導(dǎo)致表面龜裂。

2.5 混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土的養(yǎng)護(hù)是保證混凝土強(qiáng)度的一道重要工序。認(rèn)真做好大體積混凝土的養(yǎng)護(hù),本項(xiàng)目采用覆蓋一層塑料薄膜和一層棉被再加一層塑料薄膜一層棉被的方法,由專人負(fù)責(zé)覆蓋及灑水養(yǎng)護(hù),可達(dá)到保溫和保濕的目的,保證混凝土表面溫度不致過快散失而產(chǎn)生表面裂縫,同時(shí)可使由混凝土的平均總溫差所產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于其抗拉強(qiáng)度,避免產(chǎn)生貫穿裂縫。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溫度實(shí)測(cè),將混凝土的內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi),較好地防止了尚處在強(qiáng)度發(fā)展階段的混凝土表面產(chǎn)生干縮裂縫。

2.6 混凝土溫測(cè)

依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》中規(guī)定對(duì)大體積混凝土的養(yǎng)護(hù),應(yīng)根據(jù)氣候條件采取措施。并按需要測(cè)定澆筑后的混凝土表面溫度和內(nèi)部溫度,將溫差控制在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi),溫差不宜超過25℃。測(cè)溫孔均勻分布于基礎(chǔ)平面,一組設(shè)三層,埋設(shè)在基礎(chǔ)上、中、下三層。在混凝土的升溫階段每2 h測(cè)溫一次,降溫階段每6 h測(cè)溫一次,并同時(shí)測(cè)定環(huán)境溫度,直至溫度穩(wěn)定為止。

3 結(jié)語(yǔ)

本工程施工的煙囪基礎(chǔ)大體積混凝土通過各個(gè)環(huán)節(jié)的嚴(yán)密控制,在拆除表面的養(yǎng)護(hù)覆蓋層后,進(jìn)行了檢查驗(yàn)收,混凝土表面無裂紋,混凝土外觀質(zhì)量良好,得到了建設(shè)各方的一致好評(píng)。大體積混凝土的施工從原材料開始控制,一直到混凝土澆筑結(jié)束、表面處理、混凝土養(yǎng)護(hù)等完成,要有周密的施工措施,才能確保其施工質(zhì)量。

[1] 張慶華.大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生機(jī)理和控制措施[J].山西建筑,2009,35(19):145-147.